СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОЗРАЧНОГО ФОТОКАТОДА Советский патент 1995 года по МПК H01J9/12 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к полупрозрачным фотокатодам на основе соединений А^IIIB^V и способам их изготовления. Изобретение может быть использовано при изготовлении фотоэлектронных приборов.

Цель изобретения повышение квантового выхода.

Такой полупрозрачный фотокатод на основе А^IIIB^Y обладает меньшим уровнем остаточных напряжений, что способствует получению эмиссионного слоя с меньшей плотностью дислокаций (3-8 ˙ 10³ см^-2). Улучшение структурного совершенствования кристаллической решетки эмиссионного слоя способствует уменьшению центров рекомбинации в эмиссионном и переходных слоях, и соответственно, повышению квантового выхода.

Данный способ изготовления полупрозрачного фотокатода на основе А^IIIB^V повышает реакционную способность контактирующих материалов, что приводит к более глубокому взаимному проникновению атомов взаимодействующих материалов с образованием контакта, обладающего высокой механической стойкостью.

При парциальном давлении паров цезия больше, чем 1 ˙ 10^-2 Па и времени выдержки больше 20 мин, на соединяемых поверхностях образуется прослойка металлического цезия, препятствующая образованию контакта, а при давлении паров цезия ниже 10 ˙ 10^-5 мм рт.ст. и времени выдержки меньше 10 мин уменьшается активирующее действие указанных паров преимущественной десорбции атомов цезия с соединяемых поверхностей.

Данным способом по известной технологии методом жидкостной эпитаксии были изготовлены двойные гетероэпитаксиальные структуры Ga_1-Al, As-GaAs-Ga_1- Al As-GaAs подложка с (Х₁ ≥ 0,8), (0,5 ≥ Х₂ ≥ 0,7) с толщиной слоев, соответственно, 3,2 и 10 мкм.

Деталь диаметром 24 мм из стекла, марки С-52-2, близкого по коэффициенту термического расширения к полупроводниковому материалу, и эпитаксиальную структуру совмещают по соединяемым поверхностям и помещают в вакуумную камеру, снабженную стандартным источником цезия, источником нагрева и приспособлением для сдавливания. После откачки вакуумной камеры до давления 5 ˙ 10^-8 мм рт.ст. детали нагревают до температуры 620^оС и включают стандартный источник цезия, применяемый в производстве фотокатодов. При этом температура стенок камеры должна быть в пределах 20-80^оС, обеспечивающая парциальное давление паров цезия 1 ˙ 10^-5 1 ˙ 10^-2 мм рт.ст.

Детали сдавливают при нагрузке 1 кгс/мм² и выдерживают в течение 15 мин.

Следующая стадия изготовления последовательное удаление химическим травлением по известной технологии подложки GaAs и переходного слоя Ga_1- AlAs.

Нанесение слоя CsO, снижающего работу выхода, производят по технологии, используемой при изготовлении полупрозрачных фотокатодов.

Оптимальная величина давления и границы времени выдержки определялись структурным совершенством полупроводникового материала, которое оценивалось по плотности дислокаций и необходимой механической прочностью получаемых контактов. Плотность дислокаций в эмиссионном слое GaAs, выявленная травлением по известной методике, составляла при указанном режиме изготовления 3 8 ˙ 10³ см^-2. В данном примере механическую прочность оценивают при помощи испытания изготовленных контактов по принятой методике на разрыв. Разрушение происходит при усилии порядка 160 кгс, что выше величины значения разрыва контакта между полупроводниковым телом и стеклом в ≈4 раза.

Использование изобретения по сравнению с прототипом позволило улучшить механические свойства полупрозрачных фотокатодов на основе соединений А^IIIB^V и повысить их квантовый выход на 15-20%

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОЗРАЧНОГО ФОТОКАТОДА на основе соединений А^IIIВ^V, включающий последовательное нанесение с помощью эпитаксии на полупроводниковую подложку переходного и активного слоев, совмещение полученной эпитаксиальной структуры со стеклом путем термокомпрессии, удаление подложки и промежуточного слоя и активирование фотокатода, отличающийся тем, что, с целью повышения квантового выхода, термокомпрессию ведут в парах цезия при давлении 10^-5 - 10^-2 Па в течение 10 20 мин.