ФОТОКАТОД, ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОКАТОДА Российский патент 2023 года по МПК H01J1/34 H01L27/142 H01J40/06 H01J43/24 H01J9/12 

Область техники

[0001] Настоящее раскрытие относится к фотокатоду, электронной лампе и способу изготовления фотокатода.

Предпосылки изобретения

[0002] Патентная литература 1 описывает фотокатод. Этот фотокатод включает в себя поддерживающую подложку, испускающий фотоэлектроны слой, предусмотренный на опорной подложке, и подслой, предусмотренный между поддерживающей подложкой и испускающим фотоэлектроны слоем. Подслой содержит оксид бериллиевого сплава или оксид бериллия.

Список цитирования

Патентная литература

[0003] Патентная литература 1: Японский патент № 5342769

Сущность изобретения

Техническая проблема

[0004] В фотокатоде, описанном в патентной литературе 1, путем обеспечения подслоя, содержащего элемент бериллий между поддерживающей подложкой и испускающим фотоэлектроны слоем, пытаются добиться улучшения квантового выхода (эффективности). С другой стороны, в вышеописанной области техники требуется улучшение производительности.

[0005] Цель настоящего раскрытия состоит в предоставлении фотокатода, электронной лампы и способа изготовления фотокатода, которые способны улучшить производительность.

Решение проблемы

[0006] Автор настоящего изобретения провел тщательные исследования для того, чтобы решить вышеописанную проблему, и тем самым добился следующего решения. А именно, подслой, содержащий нитрид бериллия, обеспечивает более высокую производительность (изготавливается более эффективно), чем подслой из оксида сплава бериллия или оксида бериллия. Настоящее раскрытие выполнено на основе такого решения.

[0007] Таким образом, фотокатод в соответствии с настоящим раскрытием включает в себя подложку, слой фотоэлектрического преобразования, предусмотренный на подложке и выполненный с возможностью генерировать фотоэлектроны в ответ на падение света, и подслой, предусмотренный между подложкой и слоем фотоэлектрического преобразования и содержащий бериллий, причем подслой имеет первый подслой, содержащий нитрид бериллия.

[0008] В этом фотокатоде подслой, содержащий бериллий, предусмотрен между подложкой и слоем фотоэлектрического преобразования. Дополнительно, подслой имеет первый подслой, содержащий нитрид бериллия. Вследствие этого, как показано в решении выше, эффективно изготавливается подслой. Таким образом, в соответствии с этим фотокатодом, может быть улучшена производительность.

[0009] В фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием подслой может иметь второй подслой, предусмотренный между первым подслоем и слоем фотоэлектрического преобразования и содержащий оксид бериллия. В этом случае улучшается квантовый выход.

[0010] В фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием количество оксида бериллия может быть больше количества нитрида бериллия во втором подслое. В этом случае надежно (гарантированно) улучшается квантовый выход.

[0011] В фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием подслой может находиться в контакте с подложкой. В этом случае, поскольку подслой может быть сформирован непосредственно на подложке, дополнительно улучшается производительность.

[0012] В фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием слой фотоэлектрического преобразования может находиться в контакте с подслоем. В этом случае дополнительно улучшается квантовый выход.

[0013] В фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием подложка может состоять из материала, который пропускает свет. В этом случае может быть сконфигурирован полупрозрачный фотокатод, работающий на просвет.

[0014] В фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием количество оксида бериллия может быть больше количества нитрида бериллия в подслое. В этом случае улучшается квантовый выход фотокатода, а подслой может функционировать в качестве подслоя в более широком диапазоне длин волн.

[0015] В фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием в подслое количество по меньшей мере одного из нитрида бериллия и оксида бериллия может быть неравномерно распределено в направлении по толщине подслоя. При этом в подслое количество нитрида бериллия может быть больше со стороны подложки, чем со стороны слоя фотоэлектрического преобразования, а количество оксида бериллия может быть больше со стороны слоя фотоэлектрического преобразования, чем со стороны подложки.

[0016] Альтернативно, в фотокатоде в соответствии с настоящим раскрытием в подслое количество нитрида бериллия может быть по существу равномерно распределено в направлении по толщине подслоя, и количество оксида бериллия может быть по существу равномерно распределено в направлении по толщине подслоя. В любом из этих случаев дополнительно улучшается квантовый выход фотокатода, а подслой может функционировать в качестве подслоя в более широком диапазоне длин волн.

[0017] Электронная лампа в соответствии с настоящим раскрытием включает в себя любой из вышеописанных фотокатодов и анод, выполненный с возможностью улавливать электроны. В соответствии с этой электронной лампой производительность может быть улучшена по вышеупомянутым причинам.

[0018] Способ изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием включает в себя первый этап, на котором приготавливают подложку, второй этап, на котором на подложке формируют подслой, содержащий бериллий, и третий этап, на котором формируют слой фотоэлектрического преобразования, выполненный с возможностью генерировать фотоэлектроны в ответ на падение света на подслой, причем второй этап имеет этап формирования, на котором на подложке формируют промежуточный слой, содержащий нитрид бериллия, и этап обработки, на котором выполняют обработку оксидированием в отношении промежуточного слоя для формирования в качестве подслоя первого подслоя, предусмотренного на подложке и содержащего нитрид бериллия, и второго подслоя, предусмотренного на первом подслое и содержащего оксид бериллия.

[0019] В этом способе изготовления после того, как на подложке сформирован промежуточный слой, содержащий нитрид бериллия, путем обработки оксидированием этого промежуточного слоя формируют подслой, включающий в себя первый подслой, содержащий нитрид бериллия, и второй подслой, содержащий оксид бериллия. Вследствие этого, как показано в решении выше, эффективно изготавливается подслой. Кроме того, улучшается квантовый выход. Таким образом, в соответствии с этим способом изготовления улучшается производительность фотокатода за счет улучшенного квантового выхода.

[0020] В способе изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием на этапе формирования может быть сформирован промежуточный слой путем испарения или распыления бериллия в атмосфере азота. Таким образом, путем испарения или распыления бериллия в атмосфере азота может быть эффективно изготовлен подслой (промежуточный слой).

[0021] В способе изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием на этапе формирования может быть сформирован промежуточный слой путем испарения или распыления бериллия в состоянии смешения инертного газа, отличного от азота, в атмосфере азота. В этом случае может быть эффективно изготовлен подслой (промежуточный слой).

[0022] В способе изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием обработка оксидированием может включать в себя термическую обработку и/или обработку разрядом. Таким образом, в качестве обработки оксидированием для второго подслоя эффективной является термическая обработка или обработка разрядом.

[0023] В способе изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием на этапе обработки обработка оксидированием может быть выполнена так, что количество оксида бериллия больше количества нитрида бериллия во втором подслое. В этом случае может быть изготовлен фотокатод с надежно улучшенным квантовым выходом.

[0024] В способе изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием на втором этапе подслой может быть сформирован непосредственно на подложке. В этом случае дополнительно улучшается производительность.

[0025] В способе изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием на третьем этапе слой фотоэлектрического преобразования может быть сформирован непосредственно на подслое. В этом случае может быть изготовлен фотокатод с дополнительно улучшенным квантовым выходом.

[0026] В способе изготовления фотокатода в соответствии с настоящим раскрытием подложка может состоять из материала, который пропускает свет. В этом случае может быть изготовлен полупрозрачный фотокатод, работающий на просвет.

Преимущественные эффекты изобретения

[0027] В соответствии с настоящим раскрытием, возможно предоставление фотокатода, электронной лампы и способа изготовления фотокатода, которые способны улучшить производительность.

Краткое описание чертежей

[0028] Фиг. 1 является схематическим видом в разрезе, иллюстрирующим электронную лампу (фотоэлектронный умножитель) в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

Фиг. 2 является видом в частичном разрезе фотокатода, проиллюстрированного на фиг. 1.

Фиг. 3 является схематическим видом в разрезе для описания способа изготовления фотокатода, проиллюстрированного на фиг. 1 и 2.

Фиг. 4 является схематическим видом в разрезе для описания способа изготовления фотокатода, проиллюстрированного на фиг. 1 и 2.

Фиг. 5 является схематическим видом в разрезе для описания способа изготовления фотокатода, проиллюстрированного на фиг. 1 и 2.

Описание вариантов осуществления

[0029] Далее вариант осуществления будет конкретнее описан со ссылкой на чертежи. Отметим, что на каждом чертеже одинаковые или эквивалентные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями, и дублирующее описание может быть пропущено.

[0030] Фиг. 1 является схематическим видом в разрезе, иллюстрирующим фотоэлектронный умножитель (фотоумножитель) в качестве примера электронной лампы в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Фотоумножитель 10 (электронная лампа), проиллюстрированный на фиг. 1, включает в себя фотокатод 1, сосуд 32, фокусирующий электрод 36, анод 38, блок 40 умножения, штырек (вывод) 44 ножки (штенгеля) и пластину 46 ножки. Сосуд 32 имеет трубчатую форму и выполнен в виде корпуса с вакуумом за счет герметизации одного конца входным окном 34 (здесь подложка 100 фотокатода 1) и герметизации другого конца пластиной 46 ножки. Фокусирующий электрод 36, анод 38 и блок 40 умножения расположены в сосуде.

[0031] Входное окно 34 пропускает падающий свет hν. Фотокатод 1 испускает фотоэлектроны e^- в ответ на падающий свет hν от входного окна 34. Фокусирующий электрод 36 направляет фотоэлектроны e^-, испускаемые из фотокатода 1, в блок 40 умножения. Блок 40 умножения включает в себя множество динодов 42 и приумножает вторичные электроды, образуемые в ответ на падение фотоэлектронов e^-. Анод 38 улавливает вторичные электроны, образованные блоком 40 умножения. Штырек 44 ножки предназначен для проникновения через пластину 46 ножки. Соответствующий фокусирующий электрод 36, анод 38 и диноды 42 электрически соединены со штырьком 44 ножки.

[0032] Фиг. 2 является видом в частичном разрезе фотокатода, проиллюстрированного на фиг. 1. Фиг. 2(b) является увеличенным видом области A по фиг. 2(a). Как проиллюстрировано на фиг. 2, фотокатод 1 сконфигурирован как фотокатод пропускающего типа. Фотокатод 1 имеет подложку 100, подслой 200 и слой 300 фотоэлектрического преобразования. Подложка 100 состоит из материала, который пропускает свет (падающий свет hν). Подложка 100 включает в себя поверхность 101a и поверхность 102a (первая поверхность) на стороне, противоположной поверхности 101a. Поверхность 101a является поверхностью, обращенной наружу сосуда 32, и является здесь поверхностью падения для падающего света hν. Подслой 200 предусмотрен на поверхности 102a. Подслой 200 находится в контакте с поверхностью 102a. Таким образом, подслой 200 формируется непосредственно на подложке 100 (поверхности 102a).

[0033] Подслой 200 имеет поверхность 200a на стороне, противоположной поверхности 102a. Слой 300 фотоэлектрического преобразования предусмотрен на поверхности 200a (второй поверхности). Другими словами, слой 300 фотоэлектрического преобразования предусмотрен на подложке 100, а подслой 200 предусмотрен между подложкой 100 и слоем 300 фотоэлектрического преобразования. Слой 300 фотоэлектрического преобразования находится в контакте с поверхностью 200a подслоя 200. Таким образом, слой 300 фотоэлектрического преобразования предусмотрен непосредственно на подслое 200 (поверхности 200a). Вследствие этого, в фотокатоде 1 подслой 200 и слой 300 фотоэлектрического преобразования последовательно уложены стопкой на подложке 100. Слой 300 фотоэлектрического преобразования воспринимает падение падающего света hν через подложку 100 и подслой 200 и образует фотоэлектроны e^- в ответ на этот падающий свет hν. Таким образом, здесь фотокатод 1 является полупрозрачным фотокатодом, работающим на просвет.

[0034] Здесь будет описан первый конкретный пример конфигурации подслоя 200. В этом первом конкретном примере подслой 200 содержит нитрид бериллия (например, азотистый бериллий). Более конкретно, подслой 200 включает в себя первый подслой 210, содержащий нитрид бериллия, и второй подслой 220, содержащий оксид бериллия (например, оксид бериллия). Первый подслой 210 имеет поверхность 210a (третью поверхность) на стороне, противоположной поверхности 102a подложки 100. Второй подслой 220 предусмотрен на поверхности 210a. Другими словами, второй подслой 220 предусмотрен между первым подслоем 210 и слоем 300 фотоэлектрического преобразования. Здесь второй подслой 220 находится в контакте с поверхностью 210a первого подслоя 210. Отметим, что, как описано ниже, поверхность 210a не ограничивается поверхностью с четкой границей, как проиллюстрировано на чертеже, и может быть воображаемой поверхностью.

[0035] Второй подслой 220 имеет поверхность на стороне, противоположной поверхности 102a подложки 100 и поверхности 210a первого подслоя 210. Эта поверхность второго подслоя 220 является здесь поверхностью 200a подслоя 200. Кроме того, первый подслой 210 находится в контакте с поверхностью 102a подложки 100. Таким образом, здесь подслой 200 находится в контакте с подложкой 100 (поверхностью 102a) в первом подслое 210 и находится в контакте со слоем 300 фотоэлектрического преобразования во втором подслое 220.

[0036] Количество оксида бериллия больше количества нитрида бериллия во втором подслое 220. Другими словами, количество оксида бериллия равно или меньше количества нитрида бериллия в первом подслое 210. Поверхность 210a первого подслоя 210 может быть охарактеризована как граница между областью, в которой количество оксида бериллия больше количества нитрида бериллия, и областью, в которой количество оксида бериллия равно или меньше количества нитрида бериллия в направлении по глубине подслоя 200 (направлении, пересекающем поверхность 200a подслоя 200). В этом случае первый подслой 210 и второй подслой 220 могут быть сформированы непрерывно и, таким образом, поверхность 210a может быть воображаемой поверхностью.

[0037] Отношение количества оксида бериллия и количества нитрида бериллия представляет собой, например, отношение числа атомов. В этом случае область, которая включает в себя поверхность 200a подслоя 200 (в направлении по глубине от поверхности 200a) и в которой показатель числа атомов кислорода больше показателя числа атомов азота, рассматривается как второй подслой 220, а область на стороне подложки 100 по отношению к этой области может рассматриваться как первый подслой 210. Примеры способа анализа числа атомов включают в себя рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию и электронную Оже-спектроскопию.

[0038] Толщина всего подслоя 200 составляет, например, примерно от 200 Å до 800 Å. Толщина первого подслоя 210 составляет, например, примерно от 200 Å до 700 Å. Толщина второго подслоя 220 составляет, например, примерно от 0 до 100 Å. Отношение толщины второго подслоя 220 к толщине первого подслоя 210 составляет, например, примерно от 0 до 0.5. Процент атомов кислорода во втором подслое 220 составляет, например, примерно от 30 ат.% до 100 ат.%. Отметим, что в фотокатоде 1 второй подслой 220 может быть не предусмотрен (т.е. «0» может быть выбран из вышеприведенного диапазона толщин второго подслоя 220), и в этом случае толщина первого подслоя 210 может соответствовать толщине всего подслоя 200. В случае, когда предусмотрен второй подслой 220, нижний предел толщины второго подслоя 220 составляет, например, 1 Å.

[0039] В дальнейшем будет описан второй конкретный пример конфигурации подслоя 200. В этом втором конкретном примере подслой 200 содержит нитрид бериллия (например, азотистый бериллий). Кроме того, подслой 200 может содержать кислород. Кислород может содержаться в виде оксида бериллия (например, окиси бериллия) в подслое 200. В случае, когда подслой 200 рассматривается в качестве слоя, включающего в себя две области из первой области 210R со стороны подложки 100 и второй области 220R со стороны слоя 300 фотоэлектрического преобразования (например, слоя, состоящего из первой области 210R и второй области 220R), распределение нитрида бериллия и оксида бериллия в первой области 210R и второй области 220R может иметь различные формы.

[0040] Например, в подслое 200 количество по меньшей мере одного из нитрида бериллия и оксида бериллия может быть неравномерно распределено в направлении по толщине подслоя 200 (т.е. направлении, пересекающем поверхность 200a, направлении к слою 300 фотоэлектрического преобразования от подложки 100). Более конкретно, в подслое 200 может иметься отличие в распределении нитрида бериллия и оксида бериллия между первой областью 210R и второй областью 220R.

[0041] Например, в подслое 200 количество нитрида бериллия может быть больше в первой области 210R, чем во второй области 220R, а количество оксида бериллия может быть больше во второй области 220R, чем в первой области 210R. Дополнительно, может иметься отличие в количестве между нитридом бериллия и оксидом бериллия в такой степени, что первая область 210R и вторая область 220R могут быть идентифицированы в качестве слоев, отличных друг от друга с расположенной между ними поверхностью 210a. В этом случае первая область 210R может рассматриваться в качестве нитридного слоя бериллия, а вторая область 220R может рассматриваться в качестве оксидного слоя бериллия.

[0042] С другой стороны, в подслое 200 количество нитрида бериллия может быть по существу равномерно распределено в направлении по толщине подслоя 200, и количество оксида бериллия также может быть по существу равномерно распределено в направлении по толщине подслоя 200. Другими словами, по меньшей мере по двум областям из первой области 210R и второй области 220R количество нитрида бериллия может быть по существу равномерно распределено в направлении по их толщине, и количество оксида бериллия также может быть по существу равномерно распределено в направлении по их толщине.

[0043] Дополнительно, также в любых случаях количество оксида бериллия может быть больше количества нитрида бериллия. Кроме того, также в любых случаях вышеописанное распределение не обязательно надежно демонстрируется по всему подслою 200, и в основном определено, что вышеописанное распределение показано субъективно, но также может в незначительной степени существовать область, демонстрирующая другую тенденцию.

[0044] Кроме того, вышеописанные первый и второй конкретные примеры могут быть произвольно объединены друг с другом. Например, первая область 210R и вторая область 220R во втором конкретном примере могут быть замещены первым подслоем 210 и вторым подслоем 220 в первом конкретном примере. В этом случае диапазоны толщин первого подслоя 210 и второго подслоя 220 в первом конкретном примере могут быть применимы к первой области 210R и второй области 220R во втором конкретном примере.

[0045] Слой 300 фотоэлектрического преобразования, например, состоит из соединения сурьмы (Sb) и щелочного металла. Щелочной металл может включать в себя, например, по меньшей мере любой из цезия (Cs), калия (K) и натрия (Na). Слой 300 фотоэлектрического преобразования функционирует в качестве активного слоя фотокатода 1. Толщина слоя 300 фотоэлектрического преобразования составляет, например, примерно от 100 Å до 2500 Å. Толщина всего фотокатода 1 составляет, например, примерно от 300 Å до 3300 Å.

[0046] В дальнейшем будет описан способ изготовления фотокатода 1. Фиг. 3-5 являются схематическими видами в разрезе для описания способа изготовления фотокатода, проиллюстрированного на фиг. 1 и 2. Фиг. 3(c) является увеличенным видом области F по фиг. 3(b). Фиг. 4(b) является увеличенным видом области G по фиг. 4(a). В этом способе изготовления сначала, как проиллюстрировано на фиг. 3(a), приготавливают подложку 100 (первый этап). Здесь приготавливают сосуд 32, выполненный с возможностью герметизации одного конца подложкой 100. В дальнейшем подслой 200, содержащий бериллий, формируют на подложке 100 (поверхности 102a) (второй этап). Будет конкретнее описан второй этап.

[0047] На втором этапе сначала на подложке 100 (поверхности 102a) формируют промежуточный слой 400, содержащий нитрид бериллия (например, азотистый бериллий) (этап формирования). Более конкретно, сначала сосуд 32 (подложка 100), подвергнутый моющей обработки, располагают в камере B. Кроме того, в камере B располагают источник C бериллия обращенным к подложке 100 (поверхности 102a). Затем, в то время, как атмосфера внутри камеры B замещается атмосферой азота, промежуточный слой 400 формируют непосредственно на подложке 100 (поверхности 102a) путем испарения или распыления бериллия в этой атмосфере азота (см. фиг. 3(b) и 3(c)). Атмосфера внутри камеры B при этом может состоять только из азота или может быть смешана с инертным газом, отличным от азота. В качестве инертного газа упоминаются, например, аргон, гелий, неон, криптон, ксенон, водород и подобное.

[0048] В качестве метода испарения может быть использовано осаждение из паровой фазы с резистивным нагревом, химическое осаждение из паровой фазы и подобное. В качестве распыления может быть использовано реактивное магнетронное распыление постоянным током, радиочастотное (РЧ) магнетронное распыление (не реактивное), РЧ-реактивное магнетронное распыление или подобное.

[0049] На последующем этапе, как проиллюстрировано на фиг. 3(b), другой конец сосуда 32 герметизируют пластиной 46 ножки с прикрепленными фокусирующим электродом 36, анодом и блоком 40 умножения. В фокусирующем электроде 36 расположен источник D испарения. Кроме того, в пластине 46 ножки с помощью штырька 44 ножки расположен источник E щелочного металла. В этом состоянии, как проиллюстрировано на фиг. 4, подслой 200 формируют из промежуточного слоя 400 путем обработки оксидированием промежуточного слоя 400 (этап обработки). Более конкретно, на этапе обработки обработку оксидированием выполняют в отношении промежуточного слоя 400 со стороны промежуточного слоя 400, противоположной подложке 100. Тем самым область в форме пленки, которая включает в себя поверхность 400a на промежуточном слое 400 со стороны, противоположной подложке 100, и содержит нитрид бериллия, замещается областью, содержащей оксид бериллия. В результате формируются первый подслой 210 и второй подслой 220 и получают подслой 200.

[0050] Таким образом, на этапе обработки обработку оксидированием выполняют в отношении промежуточного слоя 400 со стороны, противоположной подложке 100 (поверхности 102a), таким образом, что первый подслой 210, предусмотренный на подложке 100 (поверхности 102a) и содержащий нитрид бериллия, и второй подслой 220, предусмотренный на поверхности 210a на первом подслое 210 со стороны, противоположной подложке 100 (поверхности 102a), и содержащий оксид бериллия, формируются в качестве подслоя 200. Способ обработки оксидированием является, например, термической обработкой и/или обработкой разрядом.

[0051] В случае оксидирования разрядом может быть использовано оксидирование разрядом постоянного тока, оксидирование разрядом переменного тока (например, оксидирование с помощью РЧ-разрядов) или подобное. В случае использования в качестве способа обработки оксидированием тлеющего разряда, после того, как кислород надлежащим образом заключен в сосуде 32, установленном в состоянии вакуума, между фокусирующим электродом 36 и сосудом 32 (подложкой 100) прикладывают напряжение, и область, содержащая нитрид бериллия, замещается областью, содержащей оксид бериллия, со стороны поверхности 400a промежуточного слоя 400. Давление (давление газа) в сосуде 32 при этом составляет, например, примерно от 0,01 Па до 1000 Па.

[0052] Отметим, что на этапе формирования подслой 200, содержащий нитрид бериллия и оксид бериллия, формируют путем использования атмосферы, содержащей азот и кислород, и таким образом эта обработка оксидированием (этап обработки) может быть пропущена. Альтернативно, количество оксида бериллия в подслое 200 может быть дополнительно увеличено путем дополнительного выполнения этой обработки оксидированием (этапа обработки). В качестве способа обработки оксидированием, в дополнение к оксидированию разрядом или оксидированию нагревом, как упомянуто выше, может быть использовано оксидирование светом, оксидирование окислительной атмосферой (такой как атмосфера озона или водяного пара) или окислителем (таким как окисляющий раствор), их сочетанием и подобным. Дополнительно, путем изменения условий способа обработки оксидированием может быть получен подслой 200 с распределением, как упомянуто выше.

[0053] На последующем этапе, как проиллюстрировано на фиг. 5, слой 300 фотоэлектрического преобразования формируют на поверхности 200a подслоя 200 со стороны, противоположной подложке 100 (третий этап). Более конкретно, на третьем этапе, сначала, как проиллюстрировано на фиг. 5(a), на поверхности 200a формируют промежуточный слой 500 путем испарения сурьмы с использованием источника D испарения. В дальнейшем, как проиллюстрировано на фиг. 5(b), промежуточный слой 500 активируют путем подачи пара щелочного металла из источника E щелочного металла на промежуточный слой 500. Тем самым слой 300 фотоэлектрического преобразования, состоящий из соединения сурьмы и щелочного металла, формируется из промежуточного слоя 500.

[0054] Как описано выше, в фотокатоде 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления подслой 200, содержащий бериллий, предусматривается между подложкой 100 и слоем 300 фотоэлектрического преобразования. Дополнительно, подслой 200 имеет первый подслой 210, содержащий нитрид бериллия. В соответствии с решением автора настоящего изобретения скорость пленкообразования для пленки, содержащей нитрид бериллия, становится выше скорости пленкообразования для пленки, содержащей оксид бериллия, например, при распылении в атмосфере азота или подобном. Таким образом эффективно изготавливается подслой 200. Таким образом, в соответствии с этим фотокатодом 1, улучшается производительность. Отметим, что в соответствии с решением автора настоящего изобретения в случае использования подслоя 200, содержащего нитрид бериллия, также может быть гарантирована достаточная чувствительность (квантовый выход).

[0055] Кроме того, в фотокатоде 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления подслой 200 имеет второй подслой 220, предусмотренный между первым подслоем 210 и слоем фотоэлектрического преобразования и содержащий оксид бериллия. Вследствие этого улучшается квантовый выход.

[0056] Кроме того, в фотокатоде 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления количество оксида бериллия больше количества нитрида бериллия во втором подслое 220. Вследствие этого, надежно улучшается квантовый выход. Кроме того, в фотокатоде 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления подслой 200 находится в контакте с подложкой 100. Вследствие этого, поскольку подслой 200 может быть сформирован непосредственно на подложке 100, дополнительно улучшается производительность.

[0057] Кроме того, в фотокатоде 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления слой 300 фотоэлектрического преобразования находится в контакте с подслоем 200. Вследствие этого дополнительно улучшается квантовый выход. Более конкретно, когда подслой 200, содержащий бериллий, предусматривается в состоянии контакта со слоем 300 фотоэлектрического преобразования, то диффузия щелочного металла (например, калия или цезия), содержащегося в слое 300 фотоэлектрического преобразования, эффективно подавляется в процессе изготовления, и в результате считается, что он реализует высокоэффективный квантовый выход. Более того, подслой 200 функционирует так, чтобы менять на противоположное направление, из фотоэлектронов, образуемых в слое 300 фотоэлектрического преобразования, фотоэлектронов, перемещающихся в сторону подложки 100, в сторону слоя 300 фотоэлектрического преобразования, и в результате считается, что он улучшает квантовый выход фотокатода 1 в целом.

[0058] Отметим, что фотокатод 1 включает в себя подслой 200, содержащий бериллий. Таким образом, путем использования подслоя 200, содержащего бериллий, дополнительно улучшается эффективный квантовый выход и улучшается чувствительность.

[0059] Кроме того, в фотокатоде 1 подслой 200 может содержать оксид бериллия. В этом случае улучшается квантовый выход фотокатода 1, и подслой может функционировать в качестве подслоя 200 в более широком диапазоне длин волн.

[0060] Кроме того, в фотокатоде 1 количество оксида бериллия может быть больше количества нитрида бериллия в подслое 200. В этом случае дополнительно улучшается квантовый выход фотокатода 1, и подслой может функционировать в качестве подслоя в более широком диапазоне длин волн.

[0061] Кроме того, в фотокатоде 1 в подслое 200 количество по меньшей мере одного из нитрида бериллия и оксида бериллия может быть неравномерно распределено в направлении по толщине подслоя 200, количество нитрида бериллия может быть по существу равномерно распределено в направлении по толщине подслоя 200, и количество оксида бериллия может быть по существу равномерно распределено в направлении по толщине подслоя 200. В случае неравномерного распределения, когда подслой 200 рассматривается в качестве слоя, включающего в себя две области из первой области 210R со стороны подложки 100 и второй области 220R со стороны слоя 300 фотоэлектрического преобразования, в подслое 200 количество нитрида бериллия может быть больше со стороны первой области 210R (стороны подложки 100), чем со стороны второй области 220R (стороны слоя 300 фотоэлектрического преобразования), а количество оксида бериллия может быть больше со стороны второй области 200R (стороны слоя 300 фотоэлектрического преобразования), чем со стороны первой области 210R (стороны подложки 100). Дополнительно, первая область 210R и вторая область 220R могут быть первым подслоем и вторым подслоем, уложенными стопкой чередующимся образом, и второй подслой может быть расположен со стороны слоя 300 фотоэлектрического преобразования по отношению к первому слою и может содержать оксид бериллия. Также в любых случаях дополнительно улучшается квантовый выход фотокатода 1, и подслой может функционировать в качестве подслоя в более широком диапазоне длин волн.

[0062] Здесь, в способе изготовления фотокатода 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления после того, как промежуточный слой 400, содержащий нитрид бериллия, сформирован на подложке 100, путем обработки оксидированием этого промежуточного слоя 400 формируется подслой 200, включающий в себя первый подслой 210, содержащий нитрид бериллия, и второй подслой 220, содержащий оксид бериллия. Вследствие этого, как показано в вышеупомянутом решении, эффективно изготавливается подслой 200. Кроме того, улучшается квантовый выход. Таким образом, в соответствии с этим способом изготовления улучшается производительность фотокатода 1 за счет улучшенного квантового выхода.

[0063] Кроме того, в способе изготовления фотокатода 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления на этапе формирования промежуточный слой 400 формируют путем испарения или распыления бериллия в атмосфере азота. Таким образом, путем испарения или распыления бериллия в атмосфере азота может быть эффективно изготовлен подслой 200 (промежуточный слой 400).

[0064] Кроме того, в способе изготовления фотокатода 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления на этапе формирования промежуточный слой 400 формируют путем испарения или распыления бериллия в состоянии смешения инертного газа, отличного от азота, в атмосфере азота. Вследствие этого, может быть эффективно изготовлен подслой 200 (промежуточный слой 400).

[0065] Кроме того, в способе изготовления фотокатода 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления в качестве обработки оксидированием для формирования второго подслоя 220 эффективной является термическая обработка или обработка разрядом. В соответствии с решением автора настоящего изобретения путем использования оксидирования с помощью тлеющего разряда в качестве обработки оксидированием может быть достигнуто улучшение чувствительности (квантовый выход) в сравнении с оксидированием нагревом.

[0066] Кроме того, в способе изготовления фотокатода 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления на этапе обработки обработку оксидированием выполняют таким образом, что количество оксида бериллия больше количества нитрида бериллия во втором подслое 200. Тем самым может быть изготовлен фотокатод с надежно улучшенным квантовым выходом.

[0067] Кроме того, в способе изготовления фотокатода 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления на втором этапе подслой 200 формируют непосредственно на подложке 100. Вследствие этого дополнительно повышается производительность. Более того, в способе изготовления фотокатода 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления на третьем этапе слой 300 фотоэлектрического преобразования формируют непосредственно на подслое 200. Вследствие этого, как показано в вышеупомянутом решении, может быть изготовлен фотокатод 1 с дополнительно улучшенным квантовым выходом.

[0068] Вышеприведенный вариант осуществления предназначен для описания варианта осуществления настоящего раскрытия. Таким образом, настоящее раскрытие не ограничивается вышеописанным вариантом осуществления, и могут быть выполнены различные модификации. Например, в вышеописанном варианте осуществления фотокатод 1 описан как фотокатод пропускающего типа, но фотокатод 1 также может быть выполнен в качестве фотокатода отражающего типа. Кроме того, между подложкой 100 (поверхностью 102a) и подслоем 200 и/или между подслоем 200 (поверхностью 200a) и слоем 300 фотоэлектрического преобразования может быть помещен другой слой.

[0069] Кроме того, в вышеописанном варианте осуществления первый подслой 210 и второй подслой 220 были сформированы путем обработки оксидированием промежуточного слоя 400, содержащего нитрид бериллия. С другой стороны, первый подслой 210 и второй подслой 220 могут быть сформированы путем формирования пленки, содержащей нитрид бериллия (слоя, который становится первым подслоем 210) и затем формирования новой пленки, содержащей оксид бериллия (слоя, который становится вторым подслоем) по отношению к той пленке. В этом случае поверхность 210a между первым подслоем 210 и вторым подслоем 220 может быть фактически существующей поверхностью.

Промышленная применимость

[0070] Предоставляются фотокатод, электронная лампа и способ изготовления фотокатода, которые способны улучшать производительность.

Список ссылочных позиций

[0071] 1: фотокатод, 10: фотоумножитель (электронная лампа), 100: подложка, 200: подслой, 210: первый подслой, 220: второй подслой, 300: слой фотоэлектрического преобразования, 400, 500: промежуточный слой.

Изобретение относится к области электронной техники. Технический результат - повышение производительности и квантового выхода фотокатода. Фотокатод включает подложку, слой фотоэлектрического преобразования, предусмотренный на подложке и образующий фотоэлектроны в ответ на падение света, и подслой, предусмотренный между подложкой и слоем фотоэлектрического преобразования и содержащий бериллий. Подслой имеет первый подслой, содержащий нитрид бериллия. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Фотокатод, содержащий:

подложку;

слой фотоэлектрического преобразования, предусмотренный на подложке и выполненный с возможностью генерировать фотоэлектроны в ответ на падение света; и

подслой, предусмотренный между подложкой и слоем фотоэлектрического преобразования и содержащий бериллий, при этом

подслой имеет первый подслой, содержащий нитрид бериллия.

2. Фотокатод по п. 1, в котором подслой имеет второй подслой, предусмотренный между первым подслоем и слоем фотоэлектрического преобразования и содержащий оксид бериллия.

3. Фотокатод по п. 2, в котором количество оксида бериллия больше количества нитрида бериллия во втором подслое.

4. Фотокатод по любому из пп. 1-3, в котором подслой находится в контакте с подложкой.

5. Фотокатод по любому из пп. 1-4, в котором слой фотоэлектрического преобразования находится в контакте с подслоем.

6. Фотокатод по любому из пп. 1-5, в котором подложка состоит из материала, который пропускает свет.

7. Фотокатод по любому из пп. 1-5, в котором количество оксида бериллия больше количества нитрида бериллия в подслое.

8. Фотокатод по любому из пп. 1-7, в котором в подслое количество по меньшей мере одного из нитрида бериллия и оксида бериллия неравномерно распределено в направлении по толщине подслоя.

9. Фотокатод по п. 8, в котором в подслое количество нитрида бериллия больше со стороны подложки, чем со стороны слоя фотоэлектрического преобразования, а количество оксида бериллия больше со стороны слоя фотоэлектрического преобразования, чем со стороны подложки.

10. Фотокатод по любому из пп. 1-7, в котором в подслое количество нитрида бериллия по существу равномерно распределено в направлении по толщине подслоя, и количество оксида бериллия по существу равномерно распределено в направлении по толщине подслоя.

11. Электронная лампа, содержащая:

фотокатод по любому из пп. 1-10 и

анод, выполненный с возможностью улавливать электроны.

12. Способ изготовления фотокатода, содержащий:

первый этап, на котором приготавливают подложку;

второй этап, на котором на подложке формируют подслой, содержащий бериллий; и

третий этап, на котором на подслое формируют слой фотоэлектрического преобразования, выполненный с возможностью генерировать фотоэлектроны в ответ на падение света, при этом

второй этап имеет

этап формирования, на котором на подложке формируют промежуточный слой, содержащий нитрид бериллия, и

этап обработки, на котором выполняют обработку оксидированием в отношении промежуточного слоя так, чтобы сформировать в качестве подслоя первый подслой, предусмотренный на подложке и содержащий нитрид бериллия, и второй подслой, предусмотренный на первом подслое и содержащий оксид бериллия.

13. Способ изготовления фотокатода по п. 12, в котором на этапе формирования промежуточный слой формируют путем испарения или распыления бериллия в атмосфере азота.

14. Способ изготовления фотокатода по п. 13, в котором на этапе формирования промежуточный слой формируют путем испарения или распыления бериллия в состоянии смешения инертного газа, отличного от азота, в атмосфере азота.

15. Способ изготовления фотокатода по любому из пп. 12-14, в котором обработка оксидированием включает в себя термическую обработку и/или обработку разрядом.

16. Способ изготовления фотокатода по любому из пп. 12-15, в котором на этапе обработки обработку оксидированием выполняют так, что количество оксида бериллия больше количества нитрида бериллия во втором подслое.

17. Способ изготовления фотокатода по любому из пп. 12-16, в котором на втором этапе подслой формируют непосредственно на подложке.

18. Способ изготовления фотокатода по любому из пп. 12-17, в котором на третьем этапе слой фотоэлектрического преобразования формируют непосредственно на подслое.

19. Способ изготовления фотокатода по любому из пп. 12-18, при этом подложка состоит из материала, который пропускает свет.