JPH09213206A

JPH09213206A - 透過型光電面、その製造方法、及びそれを用いた光電変換管

Info

Publication number: JPH09213206A
Application number: JP2012396A
Authority: JP
Inventors: Minoru Aragaki; 実新垣; Hirobumi Suga; 博文菅; Teruo Hiruma; 輝夫晝馬; Atsushi Kibune; 淳木舩
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】光電感度及び時間応答特性が両立した構成が
単純な透過型光電面と、その製造方法及びそれを用いた
光電変換管を提供することを目的とする。【解決手段】窓層（３１）の一面にGaAsからなる活性
層（３２）が従来より薄く形成され、活性層（３２）上
面端部及び中央部にCrからなる電極とCs₂Oからなる極薄
の表面層（３３）が形成されている。窓層（３１）の他
面に略半球状凹部が規則的に配列して微小な凹凸が多数
形成され、その上に反射防止膜（２０）を介してガラス
面板（１０）が密着するように配置され、被検出光を窓
層方向に拡散させる光拡散面がガラス面板（１０）及び
窓層（３１）と反射防止膜（２０）との界面に形成され
る。この単純な構成でも、ガラス面板（１０）から入射
して光拡散面で拡散された被検出光が、薄い活性層（３
２）内で十分吸収されて光電子が短時間で外部に放出さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体からなる透過型光電面、その製造方法及びそれ
を用いた光電変換管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の透過型光電面３０は、図１０に示
すように、AlGaAsからなる窓層３１とGaAsからなる活性
層３２とが順に積層して形成され、AlGaAs窓層３１上に
反射防止膜２０を介してガラス面板１０に熱圧着して支
持されている。上記のような透過型光電面３０は、例え
ば特開昭５１−７３３７９号公報及びＵＳＰＡＴ３７６
９５３６号公報に開示されている。そして、それらの活
性層３２は(Al,Ga,In)及び(P,As,Sb)の各物質群から少
なくとも１つの物質を選択することによって構成されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような透過型光電
面３０が、検出対象となる近赤外領域の被検出光を吸収
して高い感度を得るためには、光電子を発生させる活性
層３２の厚さが光電子の拡散長に対応した２μｍ程度で
あることが必要である。一方、被検出光により励起され
た光電子は活性層３２内を拡散により移動して放出表面
にたどりつくので、光電面の時間応答特性、すなわち応
答時間及び時間広がりは活性層３２の厚さに依存する。
例えば、透過型光電面３０を構成する活性層３２の厚さ
が２μｍ程度ならば、透過型光電面３０の応答時間は数
μｓ、そして時間広がりの半値幅は６００ｐｓにまでに
なってしまい、例えば、超高速光励起による蛍光寿命測
定や光パルスの時間差の測定をするには必ずしも十分と
言えない。上記のように、光電感度と時間応答特性とは
相反するものであり、両者を同時に満足するものは現在
のところ実現されていない。

【０００４】ところで、特開昭６３−１０８６５８号公
報に開示された光電変換管は光電面の入射窓としてファ
イバプレートを用い、かつ、各ファイバプレートの光軸
を光電面に対して傾斜して配設させている。また、ＵＳ
ＰＡＴ３８７３８７２９号公報に開示された光電面は、
それを形成するガラス面板の光入射側にプリズム状のブ
ロックが配設されている。両者は光電面に垂直に入射し
た光の光路を曲げることによって光路を長くして実効的
な吸収効率を増加させ、高感度を得ている。しかしなが
ら、上記のような光電面を支持する入射窓（光入射面
板）の構成は複雑となって、製造するのに多大な費用を
要する。

【０００５】そこで本発明は、構成が単純であり、か
つ、光電感度を保ったまま時間応答特性を向上させるこ
とのできる透過型光電面、その製造方法、及びそれを用
いた光電変換管を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る透過型光電
面は、ガラス面板上に、検出対象である被検出光の反射
防止膜を介して密着するように設けられた透過型光電面
において、反射防止膜上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に
よって形成され、被検出光よりも短波長の光を遮断する
窓層と、窓層上に窓層よりもバンドギャップエネルギが
小さいＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体によって形成され、被
検出光を吸収して光電子を発生させる活性層とを少なく
とも備え、窓層及びガラス面板と反射防止膜の各々の界
面は、ガラス面板を介して入射された被検出光を活性層
の方向に拡散させ得る程度の微小な凹凸を多数有する光
拡散面をなしていることを特徴とする。微小な凹凸を設
けるだけの単純な構成によって、被検出光を拡散させる
ことができ、したがって活性層を厚くして時間応答特性
を低下させることなく、活性層内部での被検出光の実効
的な光路を長くして光電感度を高めることができる。

【０００７】また、光拡散面の有する微小な凹凸は、凹
部分又は凸部分が点状の配列、又はストライプ状の配
列、又はメッシュ状の配列をなしていることを特徴とす
る。これによって、被検出光は微小な凹凸を多数有する
面の位置によらずに一様に拡散される。

【０００８】また、活性層の厚さは１μｍ以下であるこ
とを特徴とする。これによって、光電子が外部に放出さ
れる時間が短くなる。

【０００９】本発明に係る透過型光電面の製造方法は、
基板上に、検出対象である被検出光より短波長の光を遮
断する窓層が最上層となるように、少なくとも窓層及び
被検出光を吸収して光電子を発生させる活性層を積層し
て、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体多層膜を形成するステッ
プと、窓層の上面に微小な凹凸を多数形成するステップ
と、窓層上に被検出光の反射防止膜をほぼ均一厚さに堆
積させるステップと、反射防止膜の構成材料よりも転移
温度の低いガラス材料からなるガラス面板を加熱により
軟化して半導体多層膜を反射防止膜を介してガラス面板
に密着させるステップと、基板をエッチング除去する工
程とを備える。簡単な構成によって、時間応答特性を良
好にしながら高い光電感度が得られる透過型光電面を、
ガラス面板上に歩留りよく作製できる。

【００１０】本発明に係る透過型光電面を用いた光電変
換管は、透過型光電面と、ガラス面板を側壁端部に支持
して内部が真空状態に保たれた真空管と、真空管内部に
設置され、透過型光電面に対して正の電圧を保持する陽
極とを備える。これによって、光電面からの光電子信号
を電気信号に変換することができる。

【００１１】また、透過型光電面と陽極との間には透過
型光電面から放出された光電子を２次電子増倍する増倍
手段が備えられていることを特徴とする。これによっ
て、放出された光電子の信号を増倍させることができ
る。

【００１２】また、陽極は被検出光の２次元光学像に対
応する２次元電子像を受容することによって発光する蛍
光膜であることを特徴とする。これによって、被検出光
の２次元光学像を直接観察することができる。

【００１３】また、陽極は透過型光電面に入射した被検
出光の２次元光学像に対応した２次元電子像を受容する
ことによって光学像に対応した電気信号を出力する固体
撮像デバイスであることを特徴とする。これによって、
２次元光学像を電気信号に変換することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面及び表を
参照して説明する。

【００１５】図１は本発明の透過型光電面の実施形態、
すなわち本発明の透過型光電面の製造方法の実施形態に
より実際に製作される透過型光電面の断面図である。

【００１６】AlGaAsからなる窓層３１の一面には、窓層
３１よりもバンドギャップエネルギが小さい、GaAsから
なる厚さ約１μｍの活性層３２が形成されている。そし
て、活性層３２上の中央部にはＣｓ₂Ｏからなる表面層
３２が均一に極薄く形成され、また、活性層３２上の周
縁部にはＣｒからなる電極５０が蒸着して形成され、活
性層３２と電気的な接続ができるようにしている。な
お、表面層３３はＣｓ₂Ｏのようなアルカリ金属の酸化
物に限るものではなく、アルカリ金属又はそのフッ化物
でもよい。

【００１７】窓層３１の他面には、径0.5μｍ程度の略
半球状の凹部が１μｍ間隔でもって規則的に配列して多
数の微小な凹凸が形成されており、その上には上記の凹
凸形状を保持しながら、検出対象である被検出光の波長
に応じた膜厚でもってSiO₂とSi₃N₄とが順次積層した反
射防止膜２０が形成されている。そして、この反射防止
膜２０表面の凹凸形状に合致するように、表面が凹凸形
状となされたガラス面板１０が密着するように配置され
ている。これによって、互いに屈折率の異なる材料から
なるガラス面板１０及び窓層３１と反射防止膜２０との
界面は、多数の微小な凹凸を有する面をなし、これが被
検出光を屈折、散乱させることにより活性層３２の方向
に拡散させる光拡散面として機能している。

【００１８】よって、図１の矢印に示すように被検出光
（ｈν）がガラス面板１０に入射すると、光拡散面でそ
の強度が減衰されることなく窓層３１の方向に拡散さ
れ、窓層３１内では被検出光よりも短波長の光が遮断さ
れる。被検出光は活性層３２中では斜め方向に進行する
ことが多く、したがって実効的な光路長は長くなるの
で、そこで効率よく吸収されて光電子が発生する。そし
て、活性層３２内を拡散により移動する光電子は表面層
３３によって仕事関数が十分低下した活性層３２上面か
ら放出される。

【００１９】本実施形態では、上記光拡散面で拡散を受
けた被検出光が活性層３２に斜めに入射するので、従来
約２μｍだった活性層３２の厚さをたとえ約１μｍにま
で薄くしても、被検出光を活性層３２内で十分に吸収さ
れて光電子が発生する。そして、拡散によって活性層３
２中を移動するので、再結合等により消滅することなく
表面層３３側へ短時間で移動し、上面の仕事関数が十分
低下した活性層３２から放出される。したがって、従来
と比べて構造が単純でありながら光電感度及び時間応答
特性が両立した透過型光電面が得られる。

【００２０】つぎに本発明による透過型光電面の製造方
法について図２（ａ）〜（ｈ）に従い説明する。図２
（ａ）〜（ｈ）は図１に示した透過型光電面の断面図を
工程順に示している。

【００２１】まず、GaAsからなる半導体基板６０を用意
する。つぎに、この上にエピタキシャル成長装置（図示
せず）を用いてAlGaAsからなる厚さ約２μｍのエッチン
グストップ層６１、GaAsからなる厚さ約１μｍの活性層
３２、そしてAlGaAsからなる厚さ約２μｍの窓層３１を
順次堆積させ、図２（ａ）に示すように、ヘテロ構造を
有した半導体多層膜を作製する。エッチングストップ層
６１の上記厚さは後述する半導体基板６０の選択エッチ
ングを考慮している。また、活性層３２の厚さは時間応
答特性を向上させるために約１μｍにしている。

【００２２】つぎに、上記半導体多層膜の窓層３１上面
にフォトレジスト８０を塗布する。そして、光リソグラ
フィ技術を用いてマスクパターンを形成し、図２（ｂ）
に示すように、約０．５μｍ径の窓層３１を約１μｍの
間隔でもって規則的に露出させる。

【００２３】この状態でもって、マスクパターンの開口
において露出した窓層３１を硫酸系溶液を用いて面方向
を調整しながらエッチングすると、図２（ｃ）に示すよ
うに、窓層３１上面には上記配列に対応した略半球状の
窪みが形成される。その後、図２（ｄ）に示すように、
窓層３１上面に塗布されたフォトレジスト８０を取り除
く。

【００２４】そして、ＣＶＤ法を用いることにより、図
２（ｅ）に示すように、窓層３１上面の略半球状の窪み
を保持しながら被検出光の波長に応じた膜厚でもってSi
₃N₄、SiO₂を順に堆積し、反射防止膜２０を形成する。

【００２５】つぎに、ガラス面板１０を反射防止膜２０
と熱圧着させる。このとき、ガラス面板１０はGaAs活性
層３２の熱膨張係数に比較的近く、かつ、反射防止膜の
構成材料よりも転移温度の低い材料、例えば、コーニン
グ社の７０５６ガラス（図３に熱特性と化学分析組成
（重量％）を示す）を用いる。

【００２６】この工程を以下さらに詳しく述べる。はじ
めに、ガラス面板１０を反射防止膜２０と熱圧着させる
ための準備として、熱圧着装置（図示せず）内の所定の
位置にそれらを配置する。つぎに、熱圧着装置内を約1
×10^-6Torrまで真空排気する。そして、熱圧着工程は図
４に示す温度管理図にしたがって行う。すなわち、熱圧
着装置を２時間かけて４５０℃まで昇温した後、脱ガス
のために約１時間４５０℃を保持する。

【００２７】その後、ガラス面板１０を転移温度よりも
高い５５０℃まで昇温し、その値を３０分間保持してガ
ラス面板１０を反射防止膜２０と熱圧着させる。この状
態では、反射防止膜２０及び半導体多層膜は変形せず、
ガラス面板１０下面のみが変形して略半球状突起を有す
る凹凸界面が形成される。つぎに、これらをガラス面板
１０の転移温度に近い５００℃まで１時間かけて徐冷
し、引続いて５００℃から室温まで急冷すると、図２
（ｆ）に示すように、反射防止膜２０を介して半導体多
層膜がガラス面板１０下面に密着される。このようにす
れば、ガラス面板１０と反射防止膜２０との間に気泡が
生じることがなく、ガラス面板１０と反射防止膜２０と
が歩留りよく密着される。

【００２８】つぎに、半導体基板６０をアンモニア系溶
液を用いて選択的エッチングを行なうと、図２（ｇ）に
示すように、エッチング除去はAlGaAsエッチングストッ
プ層６１が露出したときに自動的に停止する。

【００２９】つぎに、露出したエッチングストップ層６
１を塩酸溶液を用いてエッチングを行なうと、エッチン
グは活性層３２において自動的に停止し、活性層３２下
面が露出する。そして、所定のマスクを用いることによ
って、図２（ｈ）に示すように、ガラス面板１０及び活
性層３２下面周縁露出部や窓層３１及び活性層３２側面
部に、Ｃｒからなる電極５０を蒸着させる。

【００３０】最後に、このように形成された透過型光電
面付きのガラス面板１０を、光電子増倍管や画像増強管
等の光電変換管を構成する真空管等に入射窓材として組
み込み、活性層３２露出部を清浄化した後、Ｃｓ及びＯ
₂を光電変換管に導入して活性層３２露出部に蒸着させ
る。これによって、活性層３２露出面の仕事関数を低下
させた図１に示す透過型光電面が得られる。

【００３１】なお、微小な凹凸は被検出光を拡散できる
程度のサイズ、配列ピッチ等であればよく、その大きさ
及び間隔等の値はもちろんのこと、種類もこれに限定さ
れない。特に種類については、凹部分あるいは凸部分が
例えばストライプ状配列をなしたもの、又はメッシュ状
配列をなしたもの等でも構わない。また、窓層３１及び
活性層３２の厚さ等は上記のものに限定されるものでは
なく、それぞれ被検出光を遮断し得る機能、光電子を生
成させる機能を奏する厚さであればよい。さらに、窓層
３１及び活性層３２はそれぞれAlGaAs及びGaAsに限定さ
れず、被検出光の波長帯域や、ガラス面板の屈折率との
関係に応じて、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の中から適宜
選択される。

【００３２】つぎに、本発明の透過型光電面を用いた光
電変換管を実施形態毎に説明する。

【００３３】光電変換管の第１実施形態図５はいわゆるラインフォーカス型光電子増倍管の側断
面図を示したものである。図５において、内面に透過型
光電面３０が反射防止膜を介して密着するようにして設
けられたガラス面板１０が真空管１１の本体を構成する
筒体の一方の端部に支持されており、被検出光（ｈν）
が矢印に示すように入射される。真空管１１を構成する
筒体の他方の端部もガラスを用いて気密に封止され、真
空管１１内部を真空状態に保持している。

【００３４】真空管１１内の他方の端部には陽極４０が
設置されており、透過型光電面３０と陽極４０との間の
うち、透過型光電面３０寄りに光電子を収束する一対の
収束電極７０が設置され、かつ、陽極４０寄りにこの透
過型光電面３０から放出された光電子を順次増倍するた
めの複数段のダイノード７１ａ〜７１ｈからなるダイノ
ード部７１（増倍手段）が曲面状の電極を多段繰り返し
て設置されている。図示しないが、透過型光電面３０、
収束電極７０、ダイノード部７１、そして陽極４０に
は、ブリーダ回路及び電気リードを介して、透過型光電
面３０に対して正のブリーダ電圧が陽極４０に近づくに
つれて段毎に増加するように分配して印加されている。

【００３５】よって被検出光が光電子増倍管に入射する
と、上記透過型光電面３０から光電子（ｅ^-）が従来と
同程度の数を保持したまま、従来より短時間で放出され
る。放出された光電子は収束電極７０によって加速して
収束され、第１ダイノード７１ａに入射される。入射し
た光電子数に対して数倍の数の２次電子が放出され、引
続き第２ダイノード７１ｂに加速して入射する。第２ダ
イノード７１ｂにおいても第１ダイノード７１ａと同様
に入射した電子数に対して数倍の２次電子が放出され
る。これを８回繰り返すことによって、透過型光電面３
０から放出された光電子は約１００万倍程度に最終的に
２次電子増倍され、第８ダイノードｈから増倍して放出
された２次電子が陽極４０で集められ出力信号電流とし
て取り出される。

【００３６】本実施形態で用いた透過型光電面は光電感
度と時間応答特性とが両立していることから、従来と同
程度の光電子が短時間で放出されるので、この光電子に
よって増倍された２次電子が最終的に陽極４０までに到
達する時間もまた短くなる。よって、本実施形態では従
来のラインフォーカス型光電子増倍管と比較して信号電
流の感度と時間応答特性とが両立している。すなわち、
この光電子増倍管を用いると、より高速な微弱光現象
を、例えば高速光励起による蛍光寿命測定等を感度よく
観測することできる。

【００３７】光電変換管の第２実施形態図６はいわゆる近接型光電子増倍管の側断面図を示した
ものである。反射防止膜２０と透過型光電面３０とが光
電変換管の第１実施形態と同様にされたガラス面板１０
が、Inシール部１３及びIn溜め１４からなる封止部材を
用いて真空管１１の本体を構成する筒体の上端部に封止
して支持されており、被検出光（ｈν）が矢印に示すよ
うに入射される。

【００３８】また、真空管１１の本体を構成する筒体の
下端部には、底板部１２が支持され、真空管１１を気密
に封止して真空管１１内部を真空状態に保持させてい
る。底板部１２上面では透過型光電面３０と対向して、
光電子が打ち込まれたとき増倍作用を有しているフォト
ダイオード４１が設置されている。このフォトダイオー
ド４１に接続されたステムピン５２の一端が底板部１２
を貫通して延びており、それを介してこのフォトダイオ
ード４１には逆バイアス電圧が印加されており、また同
様にステムピン５２と電極５０に接続された電気リード
（図示せず）とを介して、透過型光電面３０とフォトダ
イオード４１との間に数ｋＶの電圧が印加されている。

【００３９】上記光電子増倍管に被検出光が入射する
と、光電変換管の第１実施形態に述べたように光電子
（ｅ^-）が真空管１１の内部空間へ短時間で放出された
後、フォトダイオード４１に加速して打ち込まれること
により、光電子１つに対し数１０００倍に増倍された２
次電子が生成される。そして、フォトダイオード４１内
で生成された２次電子がステムピン５２を介して出力信
号として取り出される。

【００４０】したがって、本実施形態は、第１実施形態
と同様に透過型光電面からの光電子が短い時間で多く放
出されるので、従来の電子打ち込み型光電子増倍管に比
べて高速な微弱光現象を感度よく観測できる。また、ダ
イノード部を必要とせず、しかも、後述する静電収束型
光電子増倍管と比較して収束電極を要しないことから、
小型化が可能である。

【００４１】光電変換管の第３実施形態図７はいわゆる静電収束型光電子増倍管の側断面図を示
したものである。この光電子増倍管で第２実施形態と異
なる点は、透過型光電面３０とフォトダイオード４１と
の間に、一対の収束電極７０が設置されていることであ
る。そして、一対の収束電極７０と接続された各電気リ
ード５１ａ，ｂの一端が真空管３０側壁を貫通して延び
ており、電気リード５１ａ，ｂを介して一対の収束電極
７０に所定の電圧を印加できるようにしている。

【００４２】本実施形態によれば、収束電極７０を用い
て光電子が収束されているので、透過型光電面の有効面
積に対して小さいフォトダイオード４１を用いることが
できるので、高速応答が可能となる。

【００４３】光電変換管の第４実施形態図８はいわゆる画像増強管の側断面図を示したものであ
る。本実施形態は第２乃至第３実施形態と異なり、真空
管１１の本体を構成する筒体の中央には、２次元電子を
２次電子増倍できるように直径１０μｍ程度のガラス孔
を多数束ねて構成されるマイクロチャンネルプレート
（以下「ＭＣＰ」という）（増倍手段）７２が設置され
ていることである。そして、透過型光電面３０及びＭＣ
Ｐ７２に接続される各電気リード（図示せず）を介し
て、透過型光電面３０とＭＣＰ７２との間には＋数１０
０Ｖの電圧が印加されている。また、ＭＣＰ７２と接続
された各電気リード５３ａ，ｂの一端が真空管１１の側
壁を貫通して延び、それらを介して、ＭＣＰ７２の上面
側（以下「入力側」という）とＭＣＰ７２の下面側（以
下「出力側」という）との間には増倍用の電圧が印加さ
れている。

【００４４】また本実施形態では、真空管１１の本体を
構成する筒体の下端部にはファイバープレート４２が支
持され、その内面上に蛍光体４３（蛍光膜）が配置され
ている点において前述の実施形態とは異なる。そして、
蛍光体４３に接続された電気リード５３ｃとＭＣＰ７２
に接続された上記と別の電気リード（図示せず）を介し
て、ＭＣＰ７２に対して＋数ｋＶ程度の電圧が蛍光体４
３に印加されるようにしている。

【００４５】したがって、画像増強管に被検出光が図７
のように入射すると、２次元光学像に対応する２次元光
電子像（ｅ^-）が透過型光電面３０から真空管１１の内
部空間へ放出され、ＭＣＰ７２入力側に加速して入射さ
れる。ＭＣＰ７２によって２次元光電子像は約１００万
倍に２次電子増倍され、ＭＣＰ７２の出力側から入射位
置に対応した２次元電子像が放出され、蛍光体４３に加
速して入射される。蛍光体４３上では２次元電子像に対
応した２次元画像が増強して発光表示される。２次元画
像は蛍光体４３を支持しているファイバープレート４２
を通して外部に取り出され、観測される。

【００４６】本実施形態は上に述べた透過型光電面を用
いていることから、２次元光電子像が短時間で多く放出
される。そして、これによって増倍された２次元電子が
蛍光体４３に従来よりも短時間で到達して従来と同程度
以上の光が発するので、従来の画像増強管に比較してよ
り高速で行なわれる２次元の微弱光現象を感度よく観測
することができる。

【００４７】光電変換管の第５実施形態図９はいわゆる近接型撮像管の側断面図を示したもので
ある。この撮像管では、第２実施形態におけるフォトダ
イオード４１に代えて、撮像デバイスである電荷蓄積素
子（以下「ＣＣＤ」という）４４が用いられている。図
示しないが、透過型光電面３０とＣＣＤ４４との間には
放出された光電子を増倍するための電圧が印加され、こ
れにより加速された光電子がＣＣＤ４４に入射すること
により光電子像が増倍される。ＣＣＤ４４の各画素に蓄
積される電荷は、ステムピン５４を介して時系列に外部
に出力される。

【００４８】本実施形態においても、上記のような透過
型光電面を用いていることから、ＣＣＤ４４の各画素に
短時間で従来と同程度以上の増倍電子が蓄積されるの
で、従来よりも応答よく時系列に外部に出力され得る。
よって、従来より高速な２次元の微弱光現象を電気的に
検出して観測することが可能となる。

【００４９】なお、光電変換管の第５実施形態で、撮像
デバイスとしてＣＣＤを用いた場合を説明したが、電気
的に位置検出を行なう機能を有していればこれに限らな
い。また、本発明の上記透過型光電面を用いた光電変換
管として光電子増倍管、画像増強管及び撮像管を説明し
たが、ストリーク管等のその他光検出装置にも適用可能
であることは言うまでもない。

【００５０】

【発明の効果】本発明の透過型光電面によれば、ガラス
面板及び窓層と反射防止膜との界面が被検出光を拡散さ
せるように微小な凹凸をなしていることによって、構造
が単純で、かつ、時間応答特性と光電感度が両立可能な
透過型光電面が実現できる。

【００５１】また、本発明の上記透過型光電面の製造方
法によれば、ガラス面板及び窓層と反射防止膜との界面
を被検出光を拡散させるように微小な凹凸を形成するこ
とにより、時間応答特性を向上させながら高い光電感度
が得られる透過型光電面を歩留りよく作製することがで
きる。

【００５２】さらに本発明の透過型光電面を用いた光電
変換管によれば、上記透過型光電面を用いた光電変換管
は高速で生じる微弱光現象等を従来よりも感度よく検出
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る透過型光電面の断面図
である。

【図２】図１の透過型光電面の製造工程を断面図であ
る。

【図３】反射防止膜をガラス面板に熱圧着させる際の温
度管理図である。

【図４】コーニング社７０５６ガラスの熱特性と化学分
析組成（重量％）とを表した図表である。

【図５】図１の光電面を備えた光電変換管の第１実施形
態の側断面図である。

【図６】図１の光電面を備えた光電変換管の第２実施形
態の側断面図である。

【図７】図１の光電面を備えた光電変換管の第３実施形
態の側断面図である。

【図８】図１の光電面を備えた光電変換管の第４実施形
態の側断面図である。

【図９】図１の光電面を備えた光電変換管の第５実施形
態の側断面図である。

【図１０】従来の透過型光電面の断面図である。

【符号の説明】

１０・・・ガラス面板、１１・・・真空管、１２・・・
底板部、１３・・・Inシール部、１４・・・In溜め、２
０・・・反射防止膜、３０・・・透過型光電面、３１・
・・窓層、３２・・・活性層、３３・・・表面層、４０
・・・陽極、４１・・・フォトダイオード、４２・・・
ファイバープレート、４３・・・蛍光体、４４・・・電
荷蓄積素子、５０・・・電極、５１、５１ａ，ｂ，ｃ・
・・電気リード、５２、５２ａ，ｂ・・・ステムピン、
６０・・・半導体基板、６１・・・エッチストップ層、
７０・・・収束電極、７１・・・ダイノード部、７１ａ
・・・第１ダイノード、７１ｂ・・・第２ダイノード、
７１ｃ・・・第３ダイノード、７１ｄ・・・第４ダイノ
ード、７１ｅ・・・第５ダイノード、７１ｆ・・・第６
ダイノード、７１ｇ・・・第７ダイノード、７１ｈ・・
・第８ダイノード、７２・・・マイクロチャンネルプレ
ート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 31/10 Ｈ０１Ｌ 31/10 Ａ (72)発明者木舩淳静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス面板上に、検出対象である被検出
光の反射防止膜を介して密着するように設けられた透過
型光電面において、前記反射防止膜上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体によって
形成され、前記被検出光よりも短波長の光を遮断する窓
層と、前記窓層上に前記窓層よりもバンドギャップエネルギが
小さいＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体によって形成され、前
記被検出光を吸収して光電子を発生させる活性層と、を
少なくとも備え、前記窓層及び前記ガラス面板と前記反射防止膜の各々の
界面は、前記ガラス面板を介して入射された前記被検出
光を前記活性層の方向に拡散させ得る程度の微小な凹凸
を多数有する光拡散面をなしていることを特徴とする透
過型光電面。
【請求項２】前記光拡散面の有する微小な凹凸は、凹
部分又は凸部分が点状の配列、又はストライプ状の配
列、又はメッシュ状の配列をなしていることを特徴とす
る請求項１に記載の透過型光電面。
【請求項３】前記活性層の厚さは１μｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の透過型光電面。
【請求項４】基板上に、検出対象である被検出光より
短波長の光を遮断する窓層が最上層となるように、少な
くとも前記窓層及び前記被検出光を吸収して光電子を発
生させる活性層を積層して、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
多層膜を形成するステップと、前記窓層の上面に微小な凹凸を多数形成するステップ
と、前記窓層上に前記被検出光の反射防止膜をほぼ均一の厚
さに堆積させるステップと、前記反射防止膜の構成材料よりも転移温度の低いガラス
材料からなるガラス面板を加熱により軟化して前記半導
体多層膜を前記反射防止膜を介して前記ガラス面板に密
着させるステップと、前記基板をエッチング除去するステップと、を備える透
過型光電面の製造方法。
【請求項５】請求項１〜３のいずれか記載の透過型光
電面と、前記ガラス面板を側壁端部に支持して内部が真空状態に
保たれた真空管と、前記真空管内部に設置され、前記透過型光電面に対して
正の電圧を保持する陽極と、を備える光電変換管
【請求項６】前記透過型光電面と前記陽極との間には
前記透過型光電面から放出された光電子を２次電子増倍
する増倍手段が備えられていることを特徴とする請求項
５に記載の光電変換管。
【請求項７】前記陽極は前記被検出光の２次元光学像
に対応する２次元電子像を受容することによって発光す
る蛍光膜であることを特徴とする請求項５又は６に記載
の光電変換管。
【請求項８】前記陽極は前記透過型光電面に入射した
被検出光の２次元光学像に対応した２次元電子像を受容
することによって前記光学像に対応した電気信号を出力
する固体撮像デバイスであることを特徴とする請求項５
又は６に記載の光電変換管。