МИШЕНЬ ВИДИКОНА Российский патент 2006 года по МПК H01J29/45 H01J31/38 

Изобретение относится к телевизионной технике, в частности к передающим телевизионным приборам, более конкретно к видиконам, предназначенным для работы в промышленном телевидении.

Наиболее известными для этой области применения являются приборы с мишенью на основе селенида кадмия (GB 1311404, оп. 28.03.74 г.; US 3890525, оп. 17.06.75 г.; GB 1516122, оп. 1977 г.; Авт. св. СССР 875996, оп. 1980 г.; FR 1582561, оп. 03.10.89 г.; ЕР 0162310, оп. 27.11.85 г.; ЕР 0254136, оп. 27.01.88 г.; п. RU 2145454, оп. 10.02.2000 г.). Такие мишени содержат подложку, прозрачный проводящий слой на ней, поверх него фоточувствительный слой на основе селенида кадмия и на нем резистивный слой. Видиконы с такими мишенями, обладая необходимым комплексом параметров для конкретного использования, должны отвечать требованиям высокого качества изображения.

Однако всем известным мишеням на основе селенида кадмия (CdSe) присущ один и тот же недостаток - наличие белых пятен (белых точечных дефектов) на изображении и большие сложности, связанные с изготовлением мишеней без белых пятен на изображении.

В качестве прототипа нами выбрана мишень видикона на основе селенида кадмия по п. RU 2145454, H 01 J 29/45, оп. 10.02.2000 г. Такая мишень обладает высокой чувствительностью, малым темновым током, малой инерционностью, высокой устойчивостью к температурным воздействиям. Мишень содержит подложку, прозрачный проводящий слой на ней, на нем - фотопроводящий слой на основе селенида кадмия и расположенный поверх него резистивный слой. Толщина фоточувствительного слоя d определяется из соотношения: 1/2α(λ)≤d≥1/α(λ), где α(λ) - коэффициент поглощения света материалом фоточувствительного слоя на длине волны λ=λ_max, λ_max - красная граница поглощения. Резистивный слой выполнен двумя слоями: первый слой - на основе AsSbS₃ толщиной 0,04-0,1 мкм, примыкающий к фотопроводящему слою на основе CdSe, второй слой - на основе AS₂Se₃, примыкающий к первому резистивному слою.

Однако и этой мишени присущ общий для всех мишеней на основе CdSe недостаток - наличие белых пятен на изображении и большие сложности, связанные с изготовлением мишеней без белых пятен на изображении.

Изобретение решает задачу улучшения качества фона изображения в мишенях на основе селенида кадмия без ухудшения основных фотоэлектрических параметров мишени видикона и, как результат этого, увеличение процента выхода приборов с высокими требованиями к качеству фона изображения. Улучшение качества фона изображения в мишенях на основе CdSe достигается путем уменьшения количества или полного устранения белых точечных дефектов на изображении.

Решается эта задача тем, что в известной мишени видикона, включающей подложку, последовательно расположенные на ней прозрачный проводящий слой, фоточувствительный слой на основе селенида кадмия и резистивный слой, между проводящим слоем и фоточувствительным слоем на основе селенида кадмия вводится дополнительная прослойка на основе селенида кадмия n⁺-типа проводимости толщиной 0,1-0,2 мкм.

Мишени на основе селенида кадмия относятся по физической модели к фотопроводящим мишеням с запорными контактами. Фоточувствительный слой на основе селенида кадмия имеет n-тип проводимости. При рабочих напряжениях в таких мишенях возможно ухудшение запорного контакта на границе фотопроводящего слоя и прозрачного проводящего слоя, обусловленное наличием локальных дефектов на подложке и прозрачном проводящем слое. Это приводит к локальному росту темнового тока мишеней и, тем самым, к появлению белых пятен на изображении. Это существенно снижает процент выхода видиконов с высокими требованиями к качеству фона изображения.

Экспериментально установлено, что введение дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости толщиной 0,1-0,2 мкм дает эффект улучшения качества фона изображения при сохранении основных фотоэлектрических параметров мишени видикона. Такая дополнительная прослойка ослабляет электрическое поле на границе с прозрачным проводящим слоем, в результате чего возникновение белых точечных дефектов на изображении значительно уменьшается или полностью устраняется.

Если толщина вышеуказанной дополнительной прослойки меньше 0,1 мкм, то заметного улучшения качества фона изображения не наблюдается. При толщине такой дополнительной прослойки более 0,2 мкм наблюдается усиление неправильной кристаллизации фоточувствительного слоя на основе CdSe при его очувствляющем отжиге при высоких температурах, что приводит к появлению на изображении в приборах темных пятен, что недопустимо.

Снижение числа белых пятен (белых точечных дефектов) на изображении в мишенях видикона на основе CdSe или их полное устранение приводит не только к улучшению качества фона изображения, но и к увеличению процента выхода приборов с высокими требованиями к качеству фона изображения.

На фиг.1 представлена структура заявляемой мишени видикона.

На фиг.2 представлен график зависимости процента выхода годных приборов от толщины дополнительной прослойки на основе CdSe.

Рассмотрим конкретный пример выполнения мишени видикона на основе CdSe.

Мишень видикона содержит подложку (1) из стекла марки К-208 или кварца толщиной 2,0 мм, проводящий слой (2) In₂О₃ на ней толщиной 0,02 мкм, расположенную на этом слое дополнительную прослойку на основе CdSe с n⁺-типом проводимости (3) толщиной (0,1-0,2) мкм, на которой расположен фоточувствительный слой на основе CdSe (4) толщиной 0,24-0,48 мкм, на котором расположен резистивный слой (5), состоящий из слоя AsSbS₃ (6) толщиной 0,04-0,1 мкм, примыкающий к фоточувствительному слою, и слой As₂Se₃ (7) толщиной 0,6-1,5 мкм, примыкающий к слою AsSbS₃ (6).

N⁺-тип проводимости может создаваться введением избыточной донорной примеси, допустимой при изготовлении фоточувствительной мишени на основе CdSe. В нашем случае дополнительная прослойка на основе CdSe n⁺-типа проводимости формировалась путем введения избыточного кадмия. Следует отметить, что выполнение фоточувствительной части мишени на основе CdSe и дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости возможно осуществить в одном технологическом цикле формирования слоя CdSe путем варьирования технологических приемов (например, температуры подложки, скорости напыления).

Оптимальная толщина дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости составляет 0,15 мкм.

Мишень работает следующим образом.

Электронный луч (9), сканируя мишень, создает на поверхности резистивного слоя (5) потенциал. Световое изображение (8) проецируется через подложку (1) и проводящий слой (2). Свет (8) поглощается в фоточувствительном слое на основе CdSe и в дополнительной прослойке на основе CdSe n⁺-типа проводимости. Избыточный Cd в дополнительной прослойке формирует уровни захвата дырок в CdSe, уменьшая напряженность поля на границе фоточувствительного слоя (3) и проводящего слоя (2), что приводит к уменьшению белых пятен на изображении.

В таблице 1 приведены данные, иллюстрирующие влияние дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости толщиной 0,15 мкм (с избыточным содержанием Cd 10^-2-10^-1 ат.%), на число белых точечных дефектов. Приборы изготавливались в течение трех месяцев вперемежку.

Из таблицы 1 видно, что число белых точечных дефектов на изображении в мишенях заметно сокращается при введении дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости, а темные пятна, обусловленные неправильной кристаллизацией, отсутствуют.

Таблица 1Количество белых пятен на изображении для мишени без дополнительной прослойки и с дополнительной прослойкой на основе CdSe n⁺-типа проводимости и наличие темных пятен, обусловленных неправильной кристаллизацией.Структура мишениОбщее количество приборов (штук)Количество приборов без белых пятен (штук)Количество приборов с 1-м белым пятном (штук)Количество приборов с более чем 1-м белым пятном (штук)Наличие темных пятенБез дополнительной прослойки36121112нетС дополнительной прослойкой на основе CdSe n⁺-типа проводимости толщиной 0,15 мкм301758нет

Из графика (фиг.2) видно влияние толщины дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости на процент выхода годных приборов без дефектов в виде белых пятен. Приборы изготавливались в течение трех месяцев вперемежку, общее количество приборов - 82 штуки. При толщине дополнительной прослойки на основе CdSe более 0,1 мкм количество годных приборов начинает возрастать и растет с увеличением толщины дополнительной прослойки на основе CdSe. При толщине дополнительной прослойки на основе CdSe более 0,2 мкм на изображении появляются темные пятна, обусловленные неправильной кристаллизацией при очувствляющем отжиге фоточувствительного слоя.

В таблице 2 представлены данные, характеризующие основные фотоэлектрические параметры приборов с мишенью на основе селенида кадмия, включающие дополнительную прослойку на основе CdSe n⁺-типа проводимости с оптимальной толщиной 0,15 мкм и с мишенью без дополнительной прослойки на основе CdSe.

Из таблицы 2 видно, что основные фотоэлектрические параметры мишеней с дополнительной прослойкой на основе CdSe n⁺-типа проводимости и без нее: темновой ток, ток сигнала, инерционность - не меняются, в пределах погрешности измерений.

Таким образом, введение в мишень дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости, толщиной 0,1-0,2 мкм позволяет улучшить качество фона изображения, уменьшив или совсем исключив появление белых точечных дефектов (белых пятен), без ухудшения основных фотоэлектрических параметров и без ухудшения качества фона, связанного с появлением темных пятен, обусловленных неправильной кристаллизацией и, следовательно, увеличить процент выхода годных приборов.

Изобретение охватывает все возможные структуры мишени видикона на основе CdSe с различными проводящими и резистивными слоями, так как положительный результат от введения дополнительной прослойки на основе CdSe n⁺-типа проводимости не зависит от состава и количества вышеупомянутых слоев.

Изобретение относится к телевизионной технике, в частности к передающим телевизионным приборам, а именно к видиконам, предназначенным для работы в промышленном телевидении. Техническим результатом является улучшение качества фона изображения путем уменьшения или полного устранения количества белых точечных дефектов. Для достижения технического результата на мишени видикона, включающей подложку, последовательно расположенные на ней прозрачный проводящий слой, фоточувствительный слой на основе селенида кадмия и резистивный слой, между проводящим слоем и фоточувствительным слоем на основе селенида кадмия вводится дополнительная прослойка на основе селенида кадмия n⁺-типа проводимости толщиной 0,1÷0,2 мкм. 2 ил.

Мишень видикона, включающая подложку, последовательно расположенные на ней прозрачный проводящий слой, фоточувствительный слой на основе селенида кадмия и резистивный слой, отличающаяся тем, что между проводящим слоем и фоточувствительным слоем на основе селенида кадмия вводится дополнительная прослойка на основе селенида кадмия n⁺-типа проводимости толщиной 0,1÷0,2 мкм.