Способ изготовления электровакуумного прибора

 

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 йс 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.

СОСЗ СОВЕТСКИХ

ЛИРИ

РЕСПУБЛИК

0% 011

ВСЮ Н013912

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н *ВТОРСНОИУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 » (21) 3446576/18-21 . (22) 31. 05.,82 (46) 15.03.84. Бюл. У 10 (72) Г.Б.Стучинский и Н.В.Болашенкова (53) 621.385.832(088.8) (56) 1. Патент США В 3387161, кл. 313-94, опублнк. 1968.

2. Патент США У 3669735, кл. 117-224, опублик. 1972. (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРО

ВАКУУМНОГО ПРИБОРА, содержащего полупроводниковый эмиттер электронов

-с отрицательным электронным сродством, включающий прогрев полупровод-, ника и нанесение на его поверхность активирующего покрытия, снижающего работу выхода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения . выхода годных за счет улучшения электрических параметров прибора, прог

1 рев полупроводника ведут в атмосфере водорода при температуре на 10-100 С ниже температуры распыления полупроводника и давлении 10 — 10 Па.

1080224

Изобретение относится к электройно,му приборостроению, а именно к электровакуумным приборам, содержащим полупроводниковые эмиттеры (фотокатоды, вторичноэлектронные эмиттеры, Б холодные катоды) с отрицательным электронным средством (ОЭС).

Известен способ получения ОЭСэмиттера, предусматривающий скол полупроводника в сверхвысоком ваку1уме и активирование поверхности скола щелочным металлом до получения

ОЭС (1).

Недостатком способа является трудность его реализации при изго- 15 товлении приборов в связи с конструктивными и технблогическими пробле-

t мами осуществления скола полупроводниковой основы эмиттера, Наиболее близким по техническому 20 решению к предлагаемому является способ изготовления электровакуумного прибора, содержащего полупровоцниковый эмиттер электронов с отрицательным электронным сродством, включающий прогрев полупроводника при температуре, близкой к разложению, и нанесение на его поверхность активирующего покрытия (2) .

Недостатком способа является слож- 3п ность технологии и низкие электрические параметры прибора, что связано с сильной критичностью параметров эмиттера и прибора к температуре прогрева полупроводника. При неболь35 шом снижении температуры не удается достичь состояния ОЭС и, следовательно, необходимых электрических параметров, а при задании температуры, соответствующей или превышающей тем- 4 пературу распыления полупроводника, происходит запыление элементов прибора, приводящее к нарушению электрической прочности, появлению больших темновых токов, снижению чувст- 45 вительности прибора вследствие уменьшения допустимых рабочих напряжений, ухудшению стабильности и других параметров прибора. Значительное распыление полупроводника

50 затрудняет также получение ОЭС.

Цель изобретения — повышение выхода годных за счет улучщения электрических параметров прибора.

Поставленная цель достигается тем, что согласно .способу изготовления электровакуумного прибора, содержащего полупроводниковый эмиттер электронов с отрицательным электрон- ным.сродством, включающему прогревполупроводника и нанесение на его поверхность активирующего покрытия, снижающего работу выхода, прогрев полупроводника ведут в атмосфере водорода при температуре на. 10-100 С: о . ниже температуры распыления полупроводника и давлении 10 - 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 указанная, появляется опасность распыления полупроводника.

При давлении менее 10 Па воздействие прогрева в водороде становится слабым, и воспроизводимость результатов резко падает. Верхний предел давления предусматривает допустимое увеличение давления водорода 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 насыщенных окислов, препятствующих образованию связей атомов щелочного металла с полупроводником во время активирования. Это позволяет получить высокоэффективные полупроводниковые эмиттеры электронов с ОЭС в условиях, когда температура полупроводника при всех прогревах является меньшей, чем температура распыления, исключить запыление элементов прибора, приводящее к появлению утечек, и повысить электрические параметры прибора. В то же время снижение температуры прогрева и отсутствие

1080224

Составитель Л. Дикова

Техред Т.Маточка Корректор. И. Зрдейи

Редактор Л. Веселовская

Заказ 1368/53 Тираж 683

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 сильной критичности параметров 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 вакуумный пост и проведения обычных операций вакуумной обработки проводят прогрев динодов в высоком вакууме

600-630ОС, напускают водород до давления 1 Па, выдерживают при этом 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

35 с газоотделением различных элементов электровакуумного прибора и их устойчивостью к воздействию остаточных газов, скоростью откачки вакуумного насоса, 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 при этой 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 активирующее покрытие должно наноситься в высоком вакууме для сокращения времени, за которое этот вакуум после откачки водорода будет достигнут, могут применяться обычные методы обезгаживания элементов прибора и вакуумной схемы. И в этом случае обезгаживание в значительной мере определяется откачными средствами.

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