Способ получения фотоэлектрически чувствительных слоев сурика

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СЛОЕВ СУРИКА, включающий обжиг пленок окиси свинца в атмосфере кислорода, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью р сширения диапазона спектральной фотоэлектрической чувствительности слоев и увеличения их интегральной фотоэлектрической чувствительности слоев, поверхность слоя, сурика подвергают термообработке при 500-650®С в течение 5-10 мин. в

1, SUÄÄ 10115

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН уапц С 01 G 21/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР, ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (21) 3357943/23-26 (22) 24. 11. 81 (46) 15.04.83. Бюл. и 14 (72) В.А, Извозчиков, В.В.Лаптев и IO.Х.Паландузян (71) Ленинградский государственный ордена. Трудового Красного Знамейи педагогический институт им.И.И.Герцена (53) 661 851 ° 3 (088. 8) (56) 1. Кишмария С.Р. Кандидатская диссертация,, ЛГПИ им.А.И.Герцена.

Л., 1972, с. 3, 167, 175.

2. Авторское свидетельство СССР и 513936, кл. С 01 6 21/10, 1973 (прототип); (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТ.РИЧЕСКИ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СЛОЕВ СУРИКА, включающий обжиг пленок окиси свинца в атмосфере кислорода, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью р. свирения диапазона спектральной фотоэлектрической чувствительности слоев и увеличения их интегральной фотоэлектрической чувствительности слоев, поверхность слоя. сурика подвергают термообработке при 500-650 С в течение 5-10 мин.

1011528

Изобретение относится к получению слоев сурика РЬ О,, широко применя" ,емого во многих отраслях промышленности, в частности в производстве оптического стекла-флинтгласса, в лакокрасочном производстве для создания антикоррозийных покрытий, в электротехнической промышленности. В современной технологии получения высокоомных фотопроводящих слоев для мишеней передающих трубок типа "видикон" широко используются окислы свинца. Расширение спектральной чувствительности таких тонкопленочных покрытий в коротко .волновую и длинноволновую области спектра весьма важно при практическом использовании этого полупроводника в качестве приемника . лучистой энергии.

Известен способ получения фотоэлектрически чувствительных слоев сурика, заключающийся в окислительном обжиге пленок окиси свинца PbO при 753 K (475-485 C)(1 ).

Недостатком этого способа является узкий диапазон спектральной чувствительности слоев в пределах видимой части спектра электромагнитных волн, что приводит к низкой интегральной фотоэлектрической чувствите ьности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фотоэлектрически чувствительных слоев сурика толщиной в несколько десятков микрон, включаю щий нагрев и обжиг пленок окиси свинца в атмосфере кислорода при . 475-485оС и проводимый до этих тем ператур, начиная с 95- 105 С со скоо ростью 7-13 С/мин 1 2 1.

Недостатком этого способа является то, что по этой технологии получаются слои с узким диапазоном спектральной чувствительности в видимой части спектра электромагнитных волн, уменьшающей интегральную фотоэлектрическую чувствительность слоя.

Целью изобретения является расши-. рение диапазона спектральной фотоэлектрической чувствительности слоев и увеличение их интегральной фотоэлектрической чувствительности.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу получения фотоэлектрически чувствительных слоев сурика, включающему обжиг пленок окиси свинца в атмосфере кислорода и термообработку поверхности слоя сурика при 500-650 С в течение 5- 10 мин.

Способ осуществляют следующим обг . разом.

Термообработка поверхности слоя сурика, имеющего максимум спектральной чувствителности в области 560580 нм, при 500 С,и выше в кислородо содержащей атмосфере ведет к образованию тонкой поверхностной прослойки ромбической фазы окиси свинца PbOp,имеющей максимум спектраль ной чувствительности в области 440460 нм. Такая обработка слоя сурика

Pb>0+ придает ему дополнительный максимум фотоэлектрической чувствительности в коротковолновой области спектра и повышает также фотоэлектрическую чувствительность слоя в диапазоне длин волн от 400 до 660 нм.

Для широкозонного полупроводника, каким является РЬОр по сравнению с

РЬ О,,спектральная характеристика структуры РЬО - Pb О, смещается в сторону более корот ких длин волн, так как для создания электронно-дырочных пар, а, следовательно, фототока

30 необходимы фотоны с большой энергией - коротковолновое излучение. Для

РЬ О полупроводника с меньшей шириной запрещенной зоны спектральная характеристика смещена в длинноволновую область. Полученная гетеропереходная структура РЬя -РЬ О, B ре.— зультате термообработкй поверхности слоя сурика с полупроводниковыми материалами различной ширины за40 прещенной зоны позволяет изменять область длин волн, в которой работает Фотопроводящий слой. В указанных полупроводниках электронно-дырочные пары могут возникать под действием

45 фотонов с меньшей энергией (длинноволновое излучение), т.е. при попадании белого света на слой эффективность Фотопреобразователя будет значительно больше. 50

Таким образом, расширение диапазона спектральной чувствительности с повышением интегральной фотоэлектрической чувствительности слоя про исходит как за счет перекрытия зон чувствительности РЬО и РЬ О,, .так и за счет дополнительной

Ф

:. стимуляции чувствительности слоя в указанной области спектра.

3 1011528 4

Спектральная характеристика для получаемый слой сурика имеет. толщислоя, полученного предлагаемым. спо- ну 40 мкм. собом по сравнению с спектральной Полученный слой сурика размещают характеристикой слоя, полученного из- на массивном металлическом держателе, вестным способом, расширяется от g на свободной поверхности слоя- укреп520-620 нм до 400-660 нм Расширение ляют термопару и располагают его в диапазона спектральной, чувствитель- 3-5 см от пластины-нагревателя. Изности и увеличение интегральной чув- меняя накал нагревателя, достигают ствительности не является простой температуру на поверхноСти слоя суммой эффектов, присущих РЬО и 1о 600 С и проводят при этой температуPb304.-слоям. ре обжиг в кислородсодержащей атмос"

" р и м е р 1. Берут 200 мг по-. фере в течение 5-10 мин до образова" рошкообразной химически чистой оки- ния на поверхности РЬ О слоя желто"

3+ си свинца и засыпают ее в платиновую го цвета ромбической фазы окиси лодочку испарителя вакуумной установ 1$ свинца PbO>. ки для напыления. При вакууме Диапазой спектральной фотоэлект1 юъ-5 мм рт.ст. прогревают подложку в рической чувствительности полученно" о течение 1 ч при 60 С. Затем в подкол- го слоя составляет 410-650 нм, инте" пачное устройство вводят кислород до гральная фотоэлектрическая чувствидавления 5 .10 Змм рт..ст. При заданном го тельндсть по сравнению с.прототидавлении кислорода расплавляют окись пом возрастает в 9 раз. .свинца и напыляют ее на установленную . Пример 3. Условия получения на расстоянии 59 мм подложку., и обжига окиси свинца для образоваПолученный слой полиморфной окиси ния слоя сурика такие же, как в присвинца обжигают в муфельной печи или 2s мере 1. При загрузке шихты . 800 мг о в атмосфере кислорода при 100-480 С получаемый слой сурика имеет толщисо скоростью 10 С/мин. При соблюдении ну 50 мкм. этих условий на подложке получают Полученный слой сурика размещают слой сурика толщиной 10 мкм. ..на массивном металлическом держателе, Затем этот слой сурика размещают щ йа свободной поверхности слоя на массивном металлическом держателе, укрепляют датчик температурына свободной поверхности слоя укреп- "термопару и, располагают его в 3-5 см ляют теркопару и располагают его в от пластины-нагревателя. Изменяя на3 - 5 см от пластины-нагревателя. кал нагревателя, достигают темпераИзменяя накал нагревателя, достигают : туру на поверхности слоя 650 С и температуру на поверхности слоя о проводят при этой температуре обжиг

500 С и проводят при этой температуре в кислородсодержащей атмосфере в обжиг в течение 5-10 мин до образова- течение 5-10 мин до образования на ния на поверхности РЪ О слоя желто- поверхности слоя сурика желтого цвего цвета ромбической фазы окиси та ромбической фазы окиси свинца РЬОр.

40 свинца РЬОР. Равномерность перехода Диапазон спектральной фотоэлект всей. поверхности слоя сурика в РЬОр рической чувствительности полученнообеспечивают значительными по срав- . го слоя составляет 410-660 нм, иннению с площадью слоя размерами пла- тегральная фотоэлектрическая чув" тиновой пластины-нагревателя.

45, ствительность по сравнению с известным слоем возрастает в 9 раз.

Полученный слой обладает спектральным диапазоном фотоэлектрической, Как показывают многократные экспечувствительности от 410 до 660 нм . риментальные исследования, результаты .вместо 520-620 нм у прототипа, а которых приведены в таблице, в об" также увеличенной интегральной фото-. .ласти видимого диапазона электромаг-. электрической чувствительностью в нитных волн, более широкой областью

8 раз по сравнению с слоем сурика не спектральной фотоэлектрической чувподвергнутого термообработке при - ствительности и повышенной интеграль500 С в течение 5- 10 мин с образова- ной фотоэлектрической чувствительнием РЬО р на поверхности. ностью обладают слои, поверхность

Пример 2. Условия получения которых обработана при 500-650 С слоя сурика такие же,как в примере 1 в течение 5-10 мин, что соответствуПри загрузке.шихты весом 700 мг ет опытам 2-5 в таблице. ПриведенДиапазон спектральной

Фотоэлектрической чувствительности, нм

Опыт, N"

Время обжига, мин

Температура обжига поверхности, С

Интегральная фотоэлектрическая чувствительность, 4

480 (прототип)

500

5-10

96

5-10

550

600

5-10

100

5-10

650

700

20

750

800

0,2-1

5 101 ные значения фотоэлектрических параметров для указанных опытов в таблице равнозначны именно для указан ного временного интервала обжига.

8 таблице интегральная фотоэлект- рическая чувствительность дана в 4 по отношению к максимально достигнутой, взятой за 100Ф для опыта 4 в таблице и оценивается графически по кривым распределения фотоэлектри еской чувствительности.

Температура обжига поверхности слоев ограничена значениями 500 С о снизу и верхним значением 650 С.

Это обусловлено следуюющим: ниже

500 С не образуется ромбическая о

"желтая" фаза Pb0p,а выше 650 С происходит деструкция слоя и подложки,что приводит к реЗкому ухудшению Фотоэлектрических свойств слоев, Диапазон спектральной фотоэлектрической чувствительности составляет для таких слоев 420-450 нм, а интегральная фотоэлектрическая чувствительность не превышает 303 от максиКак видно из таблицы(опыты 6-8), рост температуры выше 650 С резко сужает диапазон спектральной фотоэлектрической чувствительности в

1,7 раза при 700 С и в 13 раз при о

800 С и уменьшает интегральную фотоэлектрическую чувствительность от

304 при 700 С до 101 при 800 С

1528 6 мальной, достигаемой на слоях, изготовленных предлагаемым способом.

В результате эксперимента выявлено наличие узкого 530-580 нм диапазона спектральной чувствительности и низкого значения интегральной фотоэлектрической чувствительности 30-404 от максимальной, принятой за 1003 ! для предлагаемого изобретения, для

10 слоев, полученных при времени обжига, 0,2-4 мин при 500-650 С. Увеличение времени обжига выше 10 мин при

500-650 С резко уменьшает- интегральную и спектральную фотоэлектрическую чувствительность с ростом времени термообработки. Так, увеличение времени обжига с 11 до 45 мин приводит к сужению диапазона спектральной фотоэлектрической чувствитель20 ности от 480-600 нм до 480-520 нм и уменьшению интегральной фотоэлектрической чувствительности от 45 до

103 соответственно. Дальнейшее увеличение времени обжига нецелесаоб25 разно, так как слой полностью переходит в. низкочувствительную

Фазу ромбической окиси свинца РЬОр, 520-620

410-.660

400"660

410-650

410-660

410-560

420-480

420-440 соответственно. Приведенные в опытах

6-8 в таблице времена обжига 1-3 мин при 700 С и 1-2 мин при 750 С, и

0,2- 1 мин при 800 С соответствуют о наибольшим достигнутым значением спектральной и интегральной фотоэлектрической чувствительности. Увеличение времени обработки выше верхСоставитель Ю. Паландузян

Редактор А.Химчук Техред И.Коштура Корректор И.де«ик

Заказ 2668/24 Тираж 469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., pa 4/5 е»

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 101 него .предела для каждой из приведен ной температур прй 700,- 750, 800 С ведут к полной потере слоями фото-. электрических свойств и в большинстве случаев к их оплавлению.

Использование предлагаемого способа получения фотоэлектрически чув ствительных слоев сурика обеспечивает по сравнению с.-известным способом следующие преимущества, необходимые для их практического применения: .

1528:- 8 расширение диапазона спектральной фотоэлектрической чувствительности . слоев сурика в 3-4 раза;,повышение интегральной фотоэлектрической чувствительности слоев сурика в 8-9 раз; использование способа позволяет получать фотоэлектрически чувствительные слои с улучшенными электрофизи" ческими свойствами на базе су а ществующего технологического оборудования.

Способ получения фотоэлектрически чувствительных слоев сурика Способ получения фотоэлектрически чувствительных слоев сурика Способ получения фотоэлектрически чувствительных слоев сурика Способ получения фотоэлектрически чувствительных слоев сурика Способ получения фотоэлектрически чувствительных слоев сурика 

 

Наверх