Способ изготовления электровакуумного прибора Советский патент 1984 года по МПК H01J9/12 

1 Изобретение относится к электронно , му приборостроению, а именно к элек ровакуумным приборам, содержащим по лупроводниковые эмиттеры (фотокатоды, вторнчноэлектронные эмиттеры, холодные катоды) с отрицательным электронным средством (ОЭС). Известен способ получения ОЭСэмиттера, предусматривающий скол полупроводника в сверхвысоком ваку уме и активирование поверхности ско ла щелочным металлом до получения ОЭС 1 , Недостатком способа является трудность его реализации при изготовлении приборов в связи с констру тивньши и технблогическими проблемами осуществления скола полупровод никовой основы эмиттера. Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является способ изготовления электровакуумно го прибора, содержащего полупроводниковьм электронов с отрица тельным электронным сродством, вклю чающий прогрев полупроводника при температуре, близкой к разложению, и нанесение на его поверхность акти вирующего покрытия 2j . Недостатком способа является слож ность технологии и низкие электриче кие параметры прибора, что связано . с сильной критичностью параметров эмиттера и прибора к температуре прогрева полупроводника. При неболь шом снижении температуры не удается достичь состояния ОЭС и, следовател но., необходимых электрических параметров, а при задании температуры, соответствующей или превышающей тем пературу распыления полупроводника, происходит запьшение элементов прибора, приводящее к нарушению электрической прочности, появлению больших темновых токов, снижению чувствительности прибора вследствие уменьшения допустимых рабочих напряжений, ухудшению стабильности и других параметров прибора. Значительное распьшение полупроводника затрудняет также получение ОЭС. Цель изобретения - повышение выхода годных за счет улучщения элект рических параметров прибора. Поставленная цель достигается тем, что согласно .способу изготовле кия электровакуумного прибора, содержащего полупроводниковый эмиттер 224 электронов с отрицательным электронным-Сродством, включающему прогрева полупроводника и нанесение на его поверхность активирующего покрытия, снижающего работу выхода, прогрев полупроводника ведут в атмосфере водорода при температуре на. 10-100°С1 ниже температуры распьшения полупроводника и давлений 10 Па. При температуре меньшей, чем указанная, прогрев в водороде ,не дает устойчивого положительного эффекта и не обеспечивает получения эффективного ОЭС-эмиттера. При температуре большей, чем ука-. ванная, появляется опасность распыления полупроводника. При давлении менее воздействие прогрева в водороде становится слабым, и воспроизводимость результатов резко падает. Верхний предел давления предусматривает допустимое увеличение давления в.одорода до атмосферного. Время прогрева в водороде не является критичный параметром технологического процесса. В реальных условиях минимальное время составляет минуты, так как за меньшее время трудно обеспечить установившийся режим прогрева. Увеличение же времени до нескольких часов и более ведет к неоправданному затягиванию процесса изготовления прибора.. Кроме прогрева в атмосфере водорода могут быть включены проводимые в различной последовательности известные технологические операции изготовления ОЭС-эмиттеров, в том числе прогревы в вакууме, в парах щелочного металла, различные виды обработки в атмосфере кислорода и т.д. Обработка полупроводника, в атмосфере водорода способствует удалению насьщ(енных окислов, препятствующих образованию связей атомов щелочного металла с полупроводником во активирования. Это позволяет получить высокоэффективные полупроводниковые эмиттеры электронов с ОЭС в условиях, когда температура полупроводника при всех прогревах является меньшей, чем температура распыления, исключить запьшение элементов прибора, приводящее к появлению утечек, и повысить электрические параметры прибора. В то же время снижение температуры прогрева и отсутствие

сильнойкритичности парамет$ ов эмиттеров прибора к изменению этой температуры облегчает возможность разработки конструкции и технологических процессов изготовления приборов этого типа.

Пример. Изготовление фотоэлектронного умножителя с ОЭС-эмит терами (динодами) на основе фосфида галлия, температура распыления которого 650°С.

После напайки прибора на вакуумнЬгй пост и проведения обычных операций вакуумной обработки проводят прогрев динодов в высоком вакууме 600-630 С, напускают водород до давления 1 Па, вьщерживают давлении водорода и 600-630 С в течение 30. мин, затем откачивают водород и выключают нагрев. Далее известными способами наносят активирующее покрытие на поверхность динодов из фосфида галлия и формируют фотокатод ФЗУ, после чего отпаивают прибор с вакуумного поста.

Прогрев перед напуском водорода связан лишь с необходимостью установления температуры, выбранной для обработки в водороде. Скорость подъема температуры, и, следовательно, общее время прогрева в вакууме при температуре от комнатной до указанной в примере не являются фик; сированными. В каждом конкретном случае это время может быть связано с газоотделением различных элементов электровакуумного прибора и их ус ойчивостью к воздействию остаточньк газов, скоростью откачки вакуумного tfacoca, инерционностью средств нагрева и т.д. (практически 1020 мин - 3-4 ч). Специальной выдержки при достижении выбранной температуры перед напуском водорода не требуется, а в то же время и Длительный вакуумный прогрев приэтой температуре, имевший место в отдельных экспериментах, вреда не причиняет.

После обработки в водороде и перед нанесением активирующего покрытия производится откачка водорода, так как активирующее покрытие, всегда наносится в высоком вакууме. Операция отгонки водорода проходит за время, специально не устанавливаемое, а определяемое откачными средствами.-.

Прогрев образца после обработки в водороде и перед нанесением активирующего, покрытия не требуется, хотя вреда подобный прогрев не причиняет. Поскольку активирукщее покрытие должно наноситься в высоком вакууме для сокращения времени, за которое этот вакуум после откачки водорода будет достигнут, могут применяться обычные метода обезгаживания элементов прибора и вакуумной схемы. И в этом случае обезгаживание взначительной мере определяется откачными средствами.

В результате такой обработки у приборов л- в 2 раза снижены темновые токи, увеличены усиление и разрешение .

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРО ВАКУУМНОГО ПРИБОРА, содержащего полупроводниковый эмиттер электронов-с отрицательным электронным сродством, включаюпщй прогрев полупроводника и нанесение на его поверхность' активирующего покрытия, снижающего работу выхода, отличаю щи й- с я тем, что, с целью повьшения ^_ выхода годных за счет улучшения электрических параметров прибора, прог^ рев полупроводника ведут в атмосфере водорода при температуре на Ю-ЮО^С ниже температуры распыления полупроводника и давлении 10'^- 10^ Па.