Brevet FR2004044A1 — publié le 19691114

L'invention concerna un procédé permettant la fabrication d'an tube à décharge électrique , comportant une photocaihade dont l'élément actif est un owrposé appartenant an groupe A^^-By, présentant une fort* oon-ductien de type p et activé à l'aide d'an métal alcalin ou d'un métal alca-5 lino-terreui. Far composé du groupe on entend généralement un composé in- teraétallique formé d'une part par un das éléœants àu troisième gsoa»» pe du système périodique, à savoir le bore, l'alumisim, 1® galliu», l'in-diom, et d'autre part, par un élwaent (B^) du cinquième groupe dp système pé-10 riodique, à savoir l'azote, le phosphor», l'arsénié, st l'antimoine. A, oes composés appartiennent également des aristaux mixtes. Se telles photocathodes sont décrites par J.J. Seheer et J. van Laar dans la revue "Solid State Communications", -toIus»® 3p page» 189 à 193P publiée en 1965» La, cathode JLjjj~]3y y est formée par us. ©siatal uniQ.ua clivé 15 dans une enceinte sous vide. La fabrication de photocathodes, formées par des cristaux qui a8ontpas été olives à l'air ou par des couches de ce genre Ê® eospesés obtenues soit par croissance épitaxiale soit par évaporation ou par pulvérisation, donne souvent des résultats insuffisants. 20 Sur la base de plusieurs phénoaènes, on a pu constater qu'il est né cessaire de procéder à un nettoyage poussé das surfaces destinées à l'émis» sion photo-électrique, mais jusqu'à présent les procédés généralement mis en oeuvre dans ce but ne donnent pas satisfaction. Conformément à l'invention, suivant un procédé permettant la fateiea-25 tion d'un tube à décharge comportant une photocathode dont l'élément aetif est un composé appartenant au groupe A^j-By, présentant une forte conduction de type p et activé à l'aide d'un métal alcalin ou d'un métal alcaline-terreux, le composé, avant d'être activé, est soumis pendant quelques h®tire a à un traitement thermique à une température de 300eG maximum, aps?èo quoi 30 la surface du composé est bombardée par des ions lents de gaz noble. La température caractéisant le traitement thermique précité est choisie faible du fait qu'à des températures plus élevées il se produit une oxydation du composé sous l'influence des gaz résiduels libérés au cours de l'opération. La température est suffisamment réduite pour éviter également 35 lie par diffusion, la substance de dopage puisse se libérer du composé. Lors dudit bombardement par des ions lents de gaz noble, une certaine quantité de matière est enlevée, de même que des impuretés superficielles, tels que des oxydes. De préférence, l'énergie du courant ionique est réduite de moitié pendant la deuxième partie du traitement. Par exemple avec 69 07598 2 2004044 l'argon, l'énergie est d'abord égale à 100 eV, puis à 50 eV. L'intensité de • g courant dorant le bombardement ionique peut être de l'ordre de 30 #uA. om . ' - - ' ■ : - / L'énergie ionique aussi réduite provoque encore un. certain enlèvement de matière, mais ne déforme pas les cristaux bombardé. 5 Les ph.otopatb.odes connues ont un rendement intéressant lorsqu'elles soût activées h l*aide de quelques couches monogranulaire s de césium, (toutefois, il faut alors tenir oompte du fût qu'après une courte durée de f oi»o t ioniïement, l'équilibre de oésinsi entre la photocathode et les autres surfaces dans le tube à décharge est rompu, des traces de gaz résiduels pou-10 vaut également jouer un certain rêle» D'une manière déjà préoenisée, il est possible d'éliminer cet inconvénient si 1 Motivation à l'aide de césium ou d'un autre élément est poussée jusqu'à oe que le courant photoélectrique soit réduit de moitié. En introduisant de l'oxygène dans le tube, on augmente ensuite à nouveau l'émission photoélectrique. On répète plusieurs feis 15 l'activatien ainsi réalisée. Souvent, la photoeathode n'est exploitée qu'à 8056 environ» Conformément à 1 invention, le traitement est oentinué jusqu'à oe que l'activatien soit déterminée par an nembx© de couchas monogranulaires compris au maximum entre 5 «t 10, tandis çu'après le dernier traitement à 20 l'oxygène, on établit enoorê tua» eouoho ncB&granalpdXQ partielle. On obtient ainsi pratiquement an :?endes 25 Les cathodes ainsi activées par plusieurs couches moaogranulaires sont formées à des température» oeap?ie«a entre 150 «t 170*0 pendant 15 à 60 minutes, avant que la couohe monogranulaire partielle soit mise en place. Simultanémentg on fait disparaître aiasi des défaut* cristallins éventuels dans le composé semiconducteuro 30 La description. suivante, sa regard da dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bian comprendre comment l'invention peut 'être réalisée9 les pertioulstritan qui ressortant tant du texte quo de la figure ».aiqae du dessin faisant9 M®a eatendms parti® de lsi®ç,«ati©si. Sus? oâwt® figar«a ua tube ss T®rra (1) présent® une tub&lur® de poa- 35 paê® (2) s-® un® fenêtre (3) 1® passage da la lumière. La cathode (4) est an* plaque an arséniure de gallium monocristallin dont la surface est orientée dans la direotion. cristnllographique (110). Cette surface porte une oouoh® d'as'sdÉâuï'® d® galliaE ®3pli 19 3 10 ^a.Getts couohe est dopé® au saao à raison de 3*10 y atomes par cm ® Les 40 chiffres (6), (7)» (8) ©t (9) Mi quant respectivement l'anode annulaire par i i: 69 07598 3 2004044 rapport à la cathode, ans électrode en forme de treillis, une électrode plane et une source fournissant du césium évaporé. Toutes les électrodes étant en place dans le tube, l'ensemble ainsi formé est placé pendant 2 minutes dans du trichloréthane porté à une tes-* 5 pérature de 60*G, en vus dréliminer toutes traces de graisse. Le tube est alors mis en communication avec la pempe à vide, après quoi 1*ensemble est porté à une température de 275*6» pendant 4 heures. Dans le tube, on introduit ensuite de l'argon pur sous une pression d'environ 5*10 torr, un getter ayant au préalable enlevé les traces d'oxy-10 gène présent dans l'argon. On établit ensuite une Aéoharge entre les électrodes (7) ®t (8), et simultanément on applique, entre l'électrode (7) et la cathode (4)> pendant une demi-heure, une tension négative au maximum égale à 100 volts qui donne lieu à un courant ionique d'une intensité de 2 30yuA.om & la surface de cathode, la tension est ensuite ramenée a 50 15 volts et le courant en résultant maintenu pendant 15 minutes. Après avoir évacué l'argon présent dans le tube, on poursuit l'évape-ration de césium par l'évaporateur (9) jusqu'à oe que la cathode (4) assure une émission photoélectrique pratiquement maximale vers l'anode (6). Cette opération étant terminée, on ajoute à nouveau du césiua en quantité suf- 20 fisanté pour que l'intensité du courant photoélectrique diminue de moitié. —7 On introduit ensuite de l'oxygène sous une pression d'environ 5X 10 torr, jusqu'à ce que l'intensité du courant photoélectrique ait à nouveau atteint une valeur maximale. Le traitement au césium et 1*oxydation sent répétés plusieurs feis de sorte que le ceurant photoélectrique approche à 25 nouveau de la valeur maximale apparue en premier lieu. La cathode est ensuite chauffée à une température de 160°C maintenue pendant 30 minutes, après quoi on fait débiter par la source (9) une quantité de césium comprisse environ entre un quart et la moitié de la quantité fournie en premier lieu. 07598 4 2004044 BETEMTCITIOIIS I 1. Procédé permettant la fabrication d'an tabe à décharge emportant ane photocathode dont l'élément actif est an composé appartenant aa groupe Ani~Bv» présentant ane forte conduction de type p et activé à l'aide d'an métal alcalin ou d'un métal alcaline-terreux, caractérisé en oe que le composé, avant d'être activé, est soumis pendant quelques heures à an traitement thermique à une température de 300*0 maximum, après quoi la surface du composé est bombardée par des ions lents de gaz noble. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que l'énergie du. courant ionique est réduite de moitié pendant la deuxième partie du. traitement. 3. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce qu'on recouvre la photocathode plusieurs fois do matériau d* activation, chaque recouvrement étant suivi d'un traitement à 1*oxygène* puis on forme la cathode à «no température comprise entre 150 et 170°G pendant 15 à 60 minutes, après qa.e^ on applique sur la cathode une deuxième couohe ménegran&lairs partielle de matériau d'aotivation.