DE1614768A1

DE1614768A1 - Fotokonduktiver Schirm fuer Bildaufnahmeroehren

Info

Publication number: DE1614768A1
Application number: DE19671614768
Authority: DE
Inventors: Hiroo Hori; Yuji Kiuchi; Shigeo Tsuji
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1966-02-14
Filing date: 1967-02-14
Publication date: 1971-02-04
Also published as: GB1137803A; NL6702246A; US3569763A; FR1511816A

Description

DDSS ELO O R F 10 ~. H OMBE RGER S TRA SS E 5 10. 2. 1967

rm.ba

16U768 ~^{E 1 to}

Tokyo Shibaura Electric Co. Ltd. - Kawasaki-shi - Japan

Fotokonduktiver Schirm für Bildaufnahmeröhren

Die Erfindung betrifft fotokonduktive Vorrichtungen, wie beispielsweise fotokonduktive Schirme für Bildaufnahmeröhren, fotokonduktive Zellen und sonstige Vorrichtungen sowie eine Methode zur Herstellung derselben.

Fotokonduktive Schirme für Bildaufnahmeröhren werden normalerweise aus fotokonduktiven Materialien gebildet, die einen Dunkelwiderstand von mehr als 10 Ohm-cm aufweisen. Zur Zeit erhältliche fotokonduktive Materialien, die den obigen Dunkelwiderstandswerten entsprechen, sind jedoch sehr selten. Fotokonduktive Schirme, die aus herkömmlichen fotokonduktiven Materialien, wie beispielsweise Antimon-Trisulfid und Bleioxyd hergestellt sind, besitzen eine begrenzte spektrale Ansprechbarkeit, da ein fotokonduktives Material gegenüber Strahlungen nur in einem besonderen Spektral-ßereich empfindlich ist. Ein einziges fotokonduktives Material kann dementsprechend nicht den gewünschten breiten Spektral-Bereich der Wellenlängen erfassen. Beispielsweise ist ein Schirm aus ßleioxyd trotz seiner hohen Empfindlichkeit gegenüber dem Blaubereich des sichtbaren Lichtes nicht ausreichend empfindlich gegenüber dem Rotbereich, so daß er nicht für Rotkanal-Aufnahmeröhren für das Farbfernsehen Verwendung finden kann.

Um die oben beschriebenen Schwierigkeiten zu überwinden hat man vorgeschlagen, fotokonduktive Schirme aus einer Mischung von zwei oder mehreren fotokonduktiven Materialien herzustellen, wie unterschiedliche spektrale Ansprech-Charakteristika aufweisen, beispielsweise eine Mischung bestehend aus Bleioxyd, die gegenüber dem Blaubereich des sichtbaren Lichtes empfindlich ist und Bleisulfid, das gegenüber dem Rotbereich empfindlich ist.

009886/1732

- ^h 2 - COPY '

21

•L

10. 2. 1967

rm. b a - E * - '

Ein aus einer solchen Mischung hergestellter Schirm bietet beträchtlich verbesserte Verteilung der Spektral-Empfindlichkeit, doch sind seine elektrischen Kenndaten als fotokonduktiver Schirm für die Fernsehkamera-Röhre schlechter wegen des Bleisulfids des Dunkelwiderstand unter 10⁷ Omega-cm liegt, so daß er für die praktische Anwendung nicht brauchbar ist.

Als zweite alternative Methode wurde vorgeschlagen, einen Vielsehichtschirm durch Aufeinanderschichtung von Schichten unterschiedlichen fotokonduktiven Materials herzustellen, die verschiedene spektrale Ansprechcharakteristika aufweisen, wie z.B. das Aufeinanderschichten einer Rotlicht-empfindlichen Antimon-Trisulfid-Schicht von 0,1 bis 0,5 u Dicke und einer blaulichtempfindlichen amorphen Selenschicht mit einer Dicke von 2 bis 5 #u. Bei solch einem Schichtaufbau sollte jedoch die erste, dem Lichteinfall ausgesetzte Schicht im obigen Beispiel die Antimon-Trisulfid-Schicht ausreichend dünn sein, damit das einfallende Licht in ausreichendem Maße hindurchgehen kann und die nächste Schicht im Beispiel die amorphe Selenschicht erreichen kann mit dem Ergebnis, daß die erste Schicht das einfallende Licht nicht in ausreichendem Maße absorbieren kann. Obwohl die zweite Schicht in ausreichendem Maße Blaulicht absorbiert, ist sie gegenüber dem von der ersten Schicht nicht absorbierten Restrotlicht unempfindlich und einfallendes Licht kann nicht voll ausgenutzt werden. Ferner können bei diesem Aufbau fotokonduktive Materialien von geringen Widerstandswerten keine Verwendung finden und daher kann ein für fotokonduktive Vorrichtungen erforderlicher, reduzierter Dunkelstrom nicht erwartet werden.

Es ist dementsprechend ein Ziel der Erfindung, eine fotokonduktive Vorrichtung zu schaffen, die genügende Empfindlichkeit gegenüber einem gewünschten Spektralbereich aufweist und die geringe Dunkelströme dadurch zulässt.

009886/1732

- E 3 -

21 121 10. 2. 1967 rm.ba /

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer Methode zur Herstellung solch einer Vorrichtung.

Entsprechend der Erfindung besteht eine neuartige fotokonduktive Vorrichtung aus einer Vielzahl von aneinanderliegenden ersten Schichten eines fotokonduktiven Materials,das einen spektralen Ansprechbereich aufweist und einer Vielzahl von zweiten Schichten eines anderen fotokonduktiven Materials das einen anderen spektralen Ansprechungsbereich besitzt und/ oder einem Isoliermaterial, wobei die zweiten Schichten zwischen den angrenzenden ersten Schichten liegen oder mit den ersten Schichten entsprechend einer bestimmten Reihenfolge zusammengeschichtet sind und jede der ersten, und zweiten Schichten eine geringere Dicke als 2 ai besitzt, so daß das einfallende Licht hindurchdringen kann und graduell von den nachfolgenden Schichten absorbiert wird. Die Vorrichtung wird hergestellt, indem mittels einer mechanischen Anordnung wechselweise Schichten eines von fotokonduktiven Materials aufgedampft werden, die eine spezielle spektrale Ansprechverteilung aufweisen und Schichten eines anderen fotokonduktiven Materials, das eine andere spektrale Ansprechverteilung aufweist und/ oder einem Isoliermaterial, wobei die Aufdampfung aus separaten Verdampfungsaggregaten erfolgt.

BAD ORIGINAL

009886/1732 -Gi-

21 121

10. 2. 1967

rm.ba

Die Erfindung wird nun beschrieben unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen:

Figur 1

ist ein Längsschnitt einer Bildaufnahmeröhre mit einem fotokonduktiven Schirm, der die Merk· male der Erfindung aufweist.

Figur 2 - ist ein vergrösserter Teilschnitt, der den in

Figur 1 dargestellten fotokonduktiven Schirm illustriert.

Figur 3 - ist ein Aufrißschnitt, der eine Vorrichtung zur

Herstellung des in Figur 2 dargestellten foto- konduktiven Schirms illustriert.

Figur 4 a
und 4 b

zeigen eine Abart der Vorrichtung zur Herstellung des in Figur 2 dargestellten Schirms, wobei Figur 4 a ein Aufrißschnitt der Vorrichtung und Figur 4 b ein Grundriß eines in der Vorrichtung enthaltenen Verschlußelementes ist.

Figur 5

ist ein Schema in welchem die relative Empfindlichkeit in Abhängigkeit von der Wellenlängen-Charakteristik zwischen der fotokonduktiven Vorrichtung gemäß der Erfindung und einer herkömmlichen Vorrichtung verglichen wird.

Figur 6

ist ein Diagramm in dem das Restbildsignal oder die Nacheilung in Abhängigkeit von der Zeitcharakteristik zwischen der fotokonduktiven Vorrichtung gemäß der Erfindung und einer herkömmlichen Vorrichtung verglichen wird.

BAD ORiGfNAL

- G 2 -

009886/1732

21 121

10. 2. 1967

rm.ba

In Figur 1 ist eine Bildaufnahmeröhre allgemein mit der Referenznummer 10 gekennzeichnet und besteht aus einem luftleergepumpten zylindrischen Mantel 11, der koaxial eine Elektronenschleuder umhüllt, die aus einer Kathode 12,einer Gitterelektrode 13, einer ersten Beschleunigungselektrode 14, einer zweiten Beschleunigungselektrode 15 und einer Siebelektrode 17 besteht. Eine Stirnplatte 18 schließt das Ende des Mantels 11, an dem von der Kathode 12 entfernt liegenden Ende ab, wobei deren innere Oberfläche mit einem transparenten konduktiven Film 19 aus beispielsweise Zinnoxyd beschichtet ist. Der konduktive Film 19 ist elektrisch einer Signalelektrode 20 angeschlossen und ist auf der der Elektronenschleuder 16 gegenüberliegenden Seite mit einer fotokonduktiven Mehrfachschicht versehen, welche die Erfindung bildet und die bei 32 allgemein gekennzeichnet ist und deren Herstellung später im einzelnen beschrieben wird.

Wie mehr im einzelnen aus Figur 2 hervorgeht, besteht der vielschichtige fotokonduktive Aufbau 32 aus einer nebeneinanderliegenden Vielzahl von ersten und zweiten Schichten 30 und 31, wobei die Schichtung beispielsweise erreicht wird, indem auf dem fotokonduktiven Film 19 zunächst eine Schicht 30 eines fotokonduktiven Materials aufgedampft wird, das besonders empfindlich ist gegenüber dem sichtbaren Licht im Kurzwellenbereich wie beispielsweise Bleioxyd in einer Dicke von 0,8 ax gefolgt von der Aufdampfung einer zweiten Schicht 31 eines anderen fotokonduktiven Materials, das besonders empfindlich ist gegenüber dem sichtbaren Licht im Langwellenbereich wie beispielsweise ßleisulfid mit einer Dicke von 0,2 ii und das wiederholte wechselweise Aufdampfen von zwei dieser fotokonduktiven Materialien, bis die Dicke der Schichtung 10 μ erreicht. Der Schichtaufbau 32 kann eine Dicke im Bereich von 3-20 u besitzen, wobei die Dicke der einzelnen Schichten vorzugsweise geringer als 2 μ ist.

- G 3 -

009886/1732

21 121

10. 2. 1967

rm. b a

Beim Betrieb der Bildaufnahmeröhre 10 wird ein Elektronenstrahl 34 aus der Elektronenschleuder 16 durch die Beschleunigungselektroden 14 und 15 beschleunigt und gebündelt und abgelenkt durch . nicht dargestellte Bündelungs- und Ablenkungsspulen, wodurch die fotokonduktive Schicht 32, die den Schirm bildet, abgetastet wird. Falls kein Licht auf den Schirm 32 fällt, wird die Oberfläche des von dem Elektronenstrahl 34 abgetasteten Schirms in etwa auf dem gleichen Potential gehalten, wie die Kathode. Sobald Licht den Schirm 32 erreicht, wird der Schirm so erregt, daß in Abhängigkeit von der Intensität des einfallenden Lichtes seine Widerstandsfähigkeit reduziert wird und entsprechende elektrische Signale von dem den Schirm abtastenden Elektronenstrahl produziert werden.

Die Herstellungsmethode des vorgenannten fotokonduktiven Vielschichtschirms soll nun unter Hinweis auf Figur 3 beschrieben werden, in der eine bevorzugte Konstruktion der Vorrichtung zur Herstellung des fotokonduktiven Vielschichtschirms dargestellt ist.

Die Vorrichtung besteht aus einer Glocke 40, die gasdicht an dem peripheren ringförmigen Rand 42 eines Tragelementes 41 mittels einer Gummidichtung 43 befestigt ist, so daß ein allgemein bei 56 gekennzeichneter gasdichter Kessel gebildet wird. Innerhalb des gasdichten Kessels 56 ist ein koaxiales,scheibenartiges, rotierendes Stützelement 46 angeordnet, das an einer vertikalen Welle 45 befestigt ist, die unter Abdichtung drehbar durch das Auflageelement 41 zur Aussenseite des Kessels 56 geht und an den Rotor eine Antriebsvorrichtung wie beispielsweise Motor 44 gekoppelt ist. Das scheibenartige rotierende Stützelement 46 ist in dieser Ausbildungsform mit zirkulären Öffnungen 47 des gleichen Durchmessers versehen, die symmetrisch in Bezug auf die Achse der Welle 45 angeordnet sind, wobei das Zentrum der öffnungen 47 beispielsweise 8 cm von der Mitte des scheiben·- artigen Stützelementes 46 entfernt ist. Über jeder der Öffnung liegt eine Schicht 48, welche die Stirnplatte der Bildaufnahmeröhre bildet. Oberhalb der Auflagen 48 ist eine Auflageerwärmevorrichtung 49 angeordnet, die beispielsweise aus einem Chrom-

Nicke!draht bestent 009886/1732 _ _{f; 4} _ _BAD ORIGINAL

21 121

IQ. Γ. i 967

rm.ba

- G y-

Direkt unterhalb der Auflagen 48 ist eine entsprechende Anzahl von Verdampfungs vorrichtungen bei dieser Ausbildungsform 2 angeordnet. Eine mit 50 gekennzeichnet besteht aus einem Platinbehälter, der Bleioxyd enthält und die andere 51 aus einem Quarzbehälter, der Bleisulfid enthält und von einer Wärmespule 52 umgeben ist. Der Platinbehälter 50 und die Wärmespule 52 sind elektrisch an zugeordnete Leitungen 54 angeschlossen, die gasdicht abgedichtet aus dem Auflageelement 41 herauskommen und von diesem durch eine Isoliervorrichtung, wie beispielsweise keramischen Ringelementen 53 abisoliert sind. Jede der Verdampfungsvorrichtungen 50 und 51 ist aus beispielsweise Glas hergestellt um zu verhindern, daß das verdampfte fotokonduktive Material verstreut wird und den gesamten Raum innerhalb des gasdichten Kessels einnimmt.

Beim Betrieb wird der Behälter 50 mit 320 mg pulverisiertem Bleioxyd gefüllt, während der Behälter 51 mit 80.mg pulverisiertem Bleisulfid gefüllt wird. Dann werden die Auflagen 48 erwärmt auf eine Temperatur zwischen 98 und 200° C beispielsweise 150° C und zwar durch das Heizelement 49. Danach wird das Innere des gasdichten Kessels 56 einer Sauerstoffatmosphäre bei einem geringen Druck zwischen 2 χ 10~ und 3 χ

-1 " -2

10 mm Hg beispielsweise 5 χ 10 mm Hg ausgesetzt. Der bestgeeignete Wert für den genannten Druck wird experimentell bestimmt. Dann werden die behälter 50 und 51 auf ca. 900° C bzw. ca. 700° C erwärmt. Nachdem durch die Erwärmung das Bleioxyd und das Bleisulfid völlig geschmolzen ist, wird das Auflagestützelement 4b mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise 15 Upm gedreht, Bei der Drehung des Auflagestützelementes 46 werden die über dem Stützelement 46 liegenden Auflagen 48 wechselweise mit Bleioxydschichten von jeweils 0,8 η Dicke und bleisulfidschichten von jeweils 0,2 u Dicke beschichtet. Beispielsweise kann ein fotokonduktiver Vie!schichtaufbau mit einer Dicke von 10 u erzielt werden, wenn das Auflagestützelement 4t> 10 χ vor seinem Abschalten gedreht wird. Somit kann die Dicke einer Schicht und die der Vielschichtstruktur

009886/1732 ^BAD

■ 16U768

21 121

10, 2. 1967 _o rm.ba

bestimmt werden durch die Geschwindigkeit und die Anzahl der Umdrehungen des Auflagestützelementes und den Verdampfungsbedingungen.

Wie bei der oben beschriebenen Vorrichtung besteht der in Figur 4 a allgemein mit 61 gekennzeichnete Apparat aus einer Glocke 64, die mittels einer Gummidichtung 63 so an einem Auflageelement 62 befestigt ist, daß der Apparat gasdicht ist. Innerhalb des gasdichten Kessels 61 ist ein koaxiales stationäres Auflagestützelement 68 angeordnet, dessen Oberteil eines scheibenartigen Elementes mit einer konzentrischen ringförmigen Öffnung 69 versehen ist, über welche eine Auflage 83 gebracht wird, die die Stirnplatte der Bildaufnahmeröhre bildet.

Unterhalb der kreiförmigen Öffnung 69 und konzentrisch zu dieser ist ebenfalls ein scheibenartiges Verschlußelement 67 angeordnet in welchem eine Kerbe, wie in Figur 4 b dargestellt, eingeschnitten ist und welches unter Abdichtung drehbar durch das Auflageelement 62 zur Aussenseite des gasdichten Kessels 61 verüuft und an den Rotor eines Motors 65 gekoppelt ist. Wie bei der vorbeschriebenen Vorrichtung ist ein Auflageheizelement 70 oberhalb der Auflage 83 angeordnet. Unterhalb, sowie in Nachbarschaft des Verschlußelementes 67 ist eine Vielzahl von Verdampfungsvorrichtungen angeordnet. Bei diesem Apparat sind zwei solcher Vorrichtungen um einen bestimmten Abstand versetzt angeordnet und vorhanden, wie in dem oben beschriebenen Apparat, wobei eine aus einem Platinbehälter 71 besteht, der Bleioxyd enthält und die andere aus einem Quarzbehälter 72, der Bleisulfid enthält und von einer Heitzspule 73 umgeben ist. Der Platinbehälter 71 ist elektrisch an zugeordnete Leitungen 80 ,und 81 angeschlossen, die aus dem gasdichten Kessel 61 über eine Isoliervorrichtung wie beispielsweise keramischen Ringelementen 78 und 79 herausgeführt werden, durch welche sie von dem Auflageelement abisoliert sind, während die Heitzspule 73 elektrisch an zugeordnete Leitungen 76 und 77 angeschlossen ist, die in ähnlicher Weise über keramische Ringelemente 74 und 75 aus dem gasdichten Kessel b1 herausgeführt sind.

009886/1732 - « ⁶ - bad original

21 121

10. 2. 1967

rm.ba

-G-T-

Im Betrieb wird der Platinbehälter mit 320 mg pulverisierten Bleioxyds und der Quarzbehälter 72 mit 80 mg Bleisulfid, gefüllt. Dann wird auf die im Oberteil des scheibenförmigen Elementes der Auflagestützvorrichtung 68 befindliche öffnung 69 eine Auflage 83 gebracht, eine transparente Glasplatte, die auf der auf dem Verdampfungsaggregat liegenden Seite mit einem durchsichtigen Leiter überzogen ist. Dann wird die Temperatur der Auflage 83 auf eine Temperatur zwischen 90 und 200° C beispielsweise 150° C durch das Heizelement 70 gebracht. Danach wird der gasdichte Kessel 61 luftleer gepumpt und Sauerstoff mit einem niedrigen Druck zwischen 2 χ 10 mm Hg

—1 -2

bis 3x10 mm Hg beispielsweise 5x10 mm Hg eingefüllt. Dann wird der Platinbehälter auf 900° C und der Quarzbehälter 72 auf ca, 700° C erwärmt. Nachdem durch die Erwärmung das Bleioxyd und das Bleisulfid vollständig geschmolzen sind, wird das Verschlußelement 67 durch Betätigung des Motors 65 mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise 15 Upm gedreht. Sobald das Verschlußelement 67 sich in Drehung befindet, wird die Auflage 83 wechselweise beschichtet mit Bleioxydschichten von 0,8 u Dicke und Bleisulfidschichten von jeweils 0,2 ,u Dicke und zwar während der wechselweisen Perioden, während denen die Kerbe des Verschlußelementes 67 über die Verdampfungsvorrichtung 71 und 72 geht. Wie bei der vorbeschriebenen Ausbildungsform kann die fotokonduktive Vielschichtstruktur mit einer Dicke von 1Ou aufgeschichtet werden, wenn das Verschlußelement 67 10 χ vor seinem Abschalten gedreht wird. Die gewünschte Dicke kann durch richtige Einstellung der Geschwindigkeit und der Anzahl der Drehungen des Verschlußelementes und den Verdampfungsbedingungen der Grosse der Kerbe im Verschlußelement und sonstigen Betriebsbedingungen reguliert werden,

■ -67-

0008 8671732

■ 21 121

10. 2. 1967 rm.ba /JQ -

Durch Festlegung der Verdampfungsgeschwindigkeiten einzelner fotokonduktiver Materialien und der Verdampfungszeiten kann die Dicke jeder Schicht oder die Vielschichtstruktur konstantgemacht werden, wobei die Wiederholbarkeit der fotokonduktiven Kenndaten sehr gut ist. Da die einzelnen fotokonduktiven Materialien von verschiedenen Verdampfungsvorrichtungen verdampft werden kann man auch'erreichen, daß jede Schicht der Vielschichtstruktur eine gewünschte Dicke besitzt und zwar durch geeignetes Einstellen der Temperatur der Verdampfungsvorrichtung, wodurch eine Steuerung der fotokonduktiven Eigenschaften des fotokonduktiven Aufbaus wie beispielsweise spektrale Ansprechbarkeit und Empfindlichkeit gesteuert werden kann.

Wie oben beschrieben, ist es entsprechend der Erfindung möglich, einen fotokonduktiven Vielschichtschirm durch wechselweises Aufschichten von Bleioxydschichten von 0,8 u Dicke zu erreichen, die gegenüber Licht von kurzen Wellenlängen empfindlich sind und Schichten von Bleisulfid von 0,2 u Dicke, die gegenüber langen Wellen empfindlich sind. Solch eine Vielschichtstruktur kann das sichtbare Licht in einem weiten Bereich des Langwellenbereichs wirksam absorbieren, wie dies in Figur 5 durch Kurve A dargestellt ist. Wie man aus dieser Figur erkennen kann, ist die Vielschichtstruktur entsprechend der Erfindung sehr empfindlich gegenüber den langen Wellenlängenbereichen,ohne daß die Empfindlichkeit gegenüber den kurzen Wellenlängenbereichen vermindert ist im Vei^eich zu den entsprechenden Kenndaten eines herkömmlichen Bleioxydschirms, wie in Figur 5 durch Kurve B dargestellt. Dies bedeutet, verbesserte Leistung und breitere Anwendungsmöglichkeit.

Wie man ferner aus Figur 6 sehen kann, ist die Nacheilung der fotokonduktiven Vielschichtstruktur aus Bleioxyd- Bleisulfid entsprechend der Erfindung in hohem Maße verbessert (siehe Darstellung der Kurve A¹ in Figur 6). Im Vergleich zu den gleichen Kenndaten einer herkömmlichen fotokonduktiven Mischstruktur aus Bleioxyd-Bleisulfid (siehe Kurve B¹ in Figur 6).

009886/1732 " ^{G 8} ~

ϊ 614768

21 121

10. 2. 1967

rm.ba

Bisher konnte Bleisulfid, das eine ideale Empfindlichkeit . · gegenüber den langen Wellenlängenbereichen aufweist, nicht für fotoelektrische Umwandlungseinheiten für eine Bildaufnahmeröhre verwendet werden, da seine Widerstandsfähigkeit wesentlich unter 10 Ohm-cm liegt. Entsprechend der Erfindung kann Bleisulfid in Verbindung mit Bleioxyd, das eine hohe Widerstandsfähigkeit von über 10 Ohm-cm aufweist, einem Vielschichtaufbau Verwendung finden und die Zeitkonstante in Richtung der Dicke der daraus resultierenden Vielschichtstruktur kann grosser als eine see. gemacht werden.

Die obige Beschreibung befasste sich mit der Herstellung einer fotokonduktiven Vielschichtstruktur aus Bleioxyd-Bleisulfid. Ähnliche Effekte erhält man aus Vielschichtstrukturen aus einer Kombination von Bleioxydschichten und Bleiselenidschichten einer Kombination von Bleiosydschichten und Bleitellurid-Schichterr und einer Kombination von Bleioxydschichten und Schichten einer Mischung von Bleitellurid und Bleisulfid oder Bleisulfid und Bleiselenid etc.

Die fotokonduktiven Materialien, die gemäß dieser Erfindung verwendet werden können, umfassen Oxyde, Sulfide, Selenide, Telluride des Bleis, Antimon, Arsen, Kupfer, Silber und Cadmium sowie geeignete Mischungen dieser Verbindungen.

In der vorausgegangenen Beschreibung wurde die Bleioxydschicht und die Bleisulfidschicht jeweils aus reinen Substanzen gebildet. Wenn ßleioxyd mit einem Verunreinigungselement aus einer Gruppe, bestehend aus Antimon, Arsen und Wismut versetzt wird, wodurch eine fotokonduktive n-Type-Schicht entsteht und gleichzeitg ßleisulfid mit einem Verunreinigungselement aus einer Gruppe, bestehend aus Sauerstoff, Silber, Kupfer und Thallium versetzt wird, wodurch eine fotokonduktive e-Type Schicht entsteht, kann eine fotokonduktive Vielschichtstruktur

- G 9 009886/1732 ' BADOHiGlNAL

21 121

10. 2. 1967

rm.ba

erhalten werden, die aus wechselweise n-p-n-p- oder

p-n-p-h..... Schichten besteht, wobei bei dieser Struktur der Dunkelstrom beträchtlich reduziert ist.

Bei den vorgenannten Αμ5^ί^υη§5formen wurde ein fotokonduktives Material verwandt, welches eine gute Empfindlichkeit gegenüber Licht im kürzeren Wellenlängenbereich und ein fotokonduktives Material, das eine gute Lichtempfindlichkeit im längeren Wellenbereich aufweist. An dieser Stelle ist es ebenfalls möglich, eine fotokonduktive Einheit zu erhalten, die extrem empfindlich ist gegenüber einem gewünschten Spektral-Bereich und zwar durch Zusammenschichten von Schichten von fotokonduktivem Material, das einen relativ engen spektralen Ansprechungsbereich jedoch gute Empfindlichkeit aufweist und Schichten eines anderen fotokonduktiven Materials,dessen spektraler Ansprechungsbereich nahe dem $es ersten fotokonduktiven Materials liegt.

Ferner kann im Fall von Antimon-Triselenid, dessen spezifischer Widerstand für Fernsehkameraröhren so gering ist, wie beispielsweise Vidicon durch wechselweises Aufschichten von sehr dünnen Schichten von solchem fotokonduktivem Material mit geringem spezifischem Widerstand und ebenfalls sehr dünnen Isolierschichten von z.B. Silizium-Monoxyd in dem Schichtaufbau ein wirksameres elektrisches Feld hergestellt werden, als wenn nur eine fotokonduktive Schicht von grösserer Dicke vorhanden ist, so daß erzeugte freie Träger in wirksamer Weise zu der Leitung beitragen können. Als Isoliermaterial kann Calzium-Fluorid und Magnesium-Fluorid sowie auch Silizium-Monoxyd verwendet werden.

Obwohl die vorbeschriebenen Ausbildungsformen in ihrer Anwendung für fotokonduktive Zellen und Bildaufnahmeröhren dargestellt wurden, können ähnliche Effekte ebenfalls erzielt werden, wenn die Vielschicht-Struktur für fotokonduktive Umwandler wie Lichtverstärker verwendet werden.

ι- G in _ ■ -

009886/1732 crr.yji \;&?*οτεώ

21 121 10. 2. 1967 rm.b a - G

Darüber hinaus können die Charakteristika deutlich verbessert werden, wenn eine zusätzliche fotokonduktive Schicht oder Schichten auf eine Seite oder auf beide Seiten von mehr als aus zwei Materialien bestehende fotokonduktive Vielschichtstruktur aufgebracht werden.

Beispielsweise kann auf der Unterschicht zunächst eine Schicht eine Mischung aus Bleioxyd und einer Spur eines Oxyds oder eines Sulfids eines dreiwertigen metallischen Elementes wie beispielsweise Antimon-Trisulfid aufgebracht werden, auf das dann die Schicht aus der fotokonduktiven Vielschichtstruktur Bleioxyd-Bleisulfid aufgedampft wird, auf welche wiederum ein dünne Schicht einer Mischung bestehend aus Bleioxyd und einer Spur eines Oxyds oder eines Sulfids eines einwertigen metallischen Elements aufgebracht wird, was zur Verbesserung der Empfindlichkeit der Dunkeleharakteristika und anderer weiterer Charakteristika führt.

Es sei darauf hingewiesen, daß verschiedene Änderun-gen und Abarten möglich sind, ohne daß damit vom Umfang der Erfindung entsprechend den anliegenden Ansprüchen abgewichen wird. Die obige Beschreibung und die Zeichnungen sind daher nur illustrativ und in keiner Weise als erfindungsbegrenzend zu betrachten.

ORIGINAL INSPECTED -At-

i, 009886/1732

Claims

LlVJVlX 10. 2. 1967 rm.ba

Tokyo Shibaura Electric Co. Ltd. - Kawasaki-shi - Japan

Patentansprüche

/ 1) /Eine fotokonduktive Vorrichtung, bestehend aus ersten ^-"'Schichten eines fotokonduktiven Materials, das eine besondere spektrale Ansprechbarkeit aufweist und zweiten Schichten eines anderen fotokonduktiven Materials, das eine unterschiedliche spektrale Ansprechbarkeit aufweist und/oder Isoliermaterial,

dadurch gekennzeichnet, daß jede der genannten ersten und zweiten Schicht eine Dicke von weniger als 2 u besitzt, jede der genannten ersten und zweiten Schicht aus mehr als vier Schichten zusammengesetzt ist, derart, daß eine Schicht an die benachbarte Schicht eines unterschiedlichen Materials angrenzt.

- A 2 -

009886/1732

ΙΛ

10. 2. 1967 rm.ba

Z) Die fotokonduktive Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten zweiten Schichten aus zwei oder . '

mehreren Arten von fotokonduktiven Materialien bestehen.

3) Die fotokonduktive Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten zi^eiten Schichten aus fotokonduktiven Schichten und/oder Isolierschichten bestehen.

4) Die fotokonduktive Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dad u. rc h gekennzeichnet, daß die fotokonductiven Materialien der genannten ersten und zweiten Schichten aus Oxyden, Sulfiden, Seleniden, Telluriden von Antimon, Arsen, Kupfer, Blei, Silber und Cadmium oder Mischungen von diesen bestehen.

5) Die fotokonduktive Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Isoliermaterial aus einer Gruppe, bestehend aus Silizium-Oxyd,- Kalzium-Fluorid und Magnesium-Fluorid gewählt ist,

6) Die fotokonduktive Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Vorrichtung ein Schirm für eine Bildaufnahmeröhre ist.

7) Die fotokonduktive Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das fotokonduktive Material der genannten ersten Schichten einen spezifischen Widerstand von mehr als 10 Ohm-cm und das fotokonduktive Material der genannten zweiten Schichten einen spezifischen Widerstand von weniger

- ' .. ■- BAD

als -10¹¹ Ohm-cm besitzt.

009886/1732

- A3-

21 121 10. 2. 1967 rm.ba /7£ - A Jf -

8) Ein fotokonduktiver Schirm für eine Bildaufnahmeröhre, gemäß Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Schirm besonders empfindlich ist gegenüber Rotlicht und aus zwei oder mehr ersten Schichten aus Bleioxyd und einem entsprechenden Element von zweiten Schichten aus Bleisulfid besteht, jede der genannten Schichten eine Dicke von weniger als zwei u aufweist und die genannten Bleioxyd und Bleisulfid-Schichten wechselweise aufeinander aufgeschichtet sind.

9) Der fotokonduktive Schirm gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten ersten Schichten eine Dicke von ca. 0,8 u und die genannten zweiten Schichten eine Dicke von ca. 0,2 u. besitzen.

10) Dieser fotokonduktive Schirm gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten ersten Schichten eine Art von Leitfähigkeit und die genannten zi\reiten Schichten die entgegengesetzte Art von Leitfähigkeit aufweisen.

11) Der fotokonduktive Schirm gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten ersten Schichten mindestens ein Verunreinigungselement ausgewählt von Antimon-Arsen und Wismut enthalten und die genannten zweiten Schichten mindestens ein Verunreinigungselement,ausgewählt aus Sauerstoff, Silber, Kupfer und Thallium enthalten.

■A4·

009886/1732

16H768

21 121

10. 2* 1967 rm.ba ηψ -A4T-

12) Eine Methode zur Herstellung von fotokonduktiven Vielschichtvorrichtungen,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Verdampfungsaggregaten auf einen Support gebracht wird eine oder mehrere Auflagen in einen beweglichen Rahmen gebracht werden_s so daß sie den genannten Verdampfungsaggregaten gegenüberliegen, die genannte Auflage wie auch die genannten Verdampfungsvorrichtungen unter Niederdruck gehalten werden, die genannten Auflagen und die genannten Verdampfungsaggregate erhitzt werden und die Lage der Auflagen relativ zu den genannten IVferdampfungsaggregaten ständig so verschoben wird, daß die Auflagen wiederholt jedem der genannten Verdampfungsaggregate gegenüber gebracht wird, so daß nacheinander daß von den genannten Verdampfungsaggregaten verdampfte Material auf die genannten Auflagen aufgedampft werden.

13) Eine Methode zur Herstellung fotokonduktiver Vielschichtvorrichtungen gemäß Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Verdampfungsaggregaten unter Einschluß von mindestens einem fotokonduktiven Materialaggregat in bestimmten Lagen auf einem Support gebracht werden, eine Auflage in einem stationären Rahmen so plaziert wird, daß diese den genannten Verdampfungsaggregaten gegenüberliegt, wobei eine rotierende Verschlußplatte mit einer Einkerbung zwischengeschaltet ist, die genannte Auflage und die genannter. Verdampfungs aggre gate, in unter Niederdruck gehalten werden, die genannte Auflage und die genannten Verdampfungsaggregate erwärmt werden und die genannte rotierende Verschlußplatte so gedreht wird, daß aufeinanderfolgend dünne Schichten von den einzelnen Verdampfungsaggregaten während der Zeit aufgedampft werden, in welchem durch die Kerbe in der ge nannten rotierenden Verschlußplatte ein direkt gegenüber liegendes Verhältnis zwischen der Auflage und dem Ve rdamp fungi· aggregat hergestellt ist.

00S386/1732

- A S -

21 121

10. 2. 1967

rm.ba

14) Eine Methode zur Herstellung einer fotokonduktiven Vielschichtstruktur aus Blei-Chalcogen-Verbindungen gemäß Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Auflage durch Abscheidung eines konduktiven Films auf einer planen parallelen Platte gebildet wird, Schichten von Bleioxyd und Schichten einer Verbindung von Blei und mindestens einem Chalcogen-Element wie Schwefel, Selen und Tellur auf dem genannten konduktiven Film in einer Sauerstoff-Atmosphäre unter einem Druck von

-3 -1

2 χ 10 mm Hg bis 3 χ 10 mm Hg durch Erwärmen der genannten Auflage auf eine Temperatur zwischen 90 und 200° C aufgeschichtet wird.

15) Eine fotokonduktive Vorrichtung im wesentlichen wie hierin beschrieben unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen.

- Ende -

009886/1732