Brevet FR2557730A1 — publié le 19850705

Couche photorésistante à variation de composition atomique et son procédé de fabrication, cellule photorésistante munie d'une telle couche et d'un filtre de longueur d'onde et arrangement de telles cellules. La présente invention concerne une couche photorésistante à variation de composition atomique, une cellule photorésistante munie d'une telle couche et d'un filtre de longueur d'onde, un arrangement de telles cellules et le procédé de fabrication de la couche photorésistante. Elle s'applique notamment à l'optoélectronique, en particulier à la réalisation de barrettes de lecture pour -télécopieurs, permettant la lecture en couleur de documents de grand format. On connaît des couches photorésistantes, utilisées notamment dans le domaine de la lecture en couleur de documents. Ces couches présentent une réponse spectrale ayant un maximum pour une longueur d'onde donnée dans le domaine visible car elles sont constituées de composés photorésistants de composition atomique fixe, tels que le composé CdSxSe 1-x avec la composition atomique x fixée.Ceci constitue un inconvénient notamment dans le cas où l'on souhaite réaliser des barrettes ou des matrices de photoresis- tances pour la lecture en couleur de documents, car une telle réalisation s'obtient par un procédé long et compliqué qui consiste à effectuer sur un substrat électriquement isolant trois dépôts successifs de couches photorésistantes de compositions atomiques xl, x21 x3 distinctes deux à deux et respectivement sensibles aux couleurs bleue, verte et rouge. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en permettant l'obtention d'une couche photorésistante à réponse spectrale uniforme, par exemple dans le domaine visible. L'invention a tout d'abord pour objet une couche photorésistante dont la résistance électrique varie par absorption de rayonnements électromagnétiques et qui est faite d'un composé photorésistant dont la formule chimique comporte au moins une composition atomique, couche caractérisée en ce qu'elle présente, suivant sa profondeur, une variation monotone de cette composition atomique. Par "variation monotone", on entend une variation croissante ou décroissante (au sens large ou au sens strict) et continue (on peut alors parler de gradient de composition atomique) ou discontinue. Selon un mode de réalisation particulier de la couche photorésistante objet de l'invention, la variation est telle que le rayonnement de plus courte longueur d'onde parvienne à la profondeur la plus grande. Selon un autre mode de réalisation particulier, le composé photorésistant est CdSxSel-x et la composition atomique x croit avec la profondeur. L'invention concerne également une cellule photorésistante comprenant une couche photorésistante, caractérisée en ce que la couche est conforme à celle de l'invention et déposée sur un substrat électriquement isolant et en ce que la cellule comprend en outre un filtre de longueur d'onde déposé sur la couche photorésistante. On peut ainsi rendre, de façon simple, la couche sensible à une longueur d'onde déterminée. L'invention concerne aussi un arrangement de cellules photorésistantes comprenant chacune une couche photorésistante, caractérisé en ce que les couches sont conformes à la couche objet de l'invention et déposées sur un substrat électriquement isolant et en ce que l'arrangement comprend en outre des filtres de longueur d'onde différents, en nombre égal à celui des couches phtorésistantes et respectivement déposés sur ces couches. On voit donc la simplification apportée par l'invention dans le domaine de la fabrication de barrettes ou de matrices de photorésistances pour la lecture de documents en couleur : on dépose une pluralité de couches photorésistantes identiques sur un substrat électriquement isolant, ces couches présentant un gradient de composition atomique leur conférant une réponse spectrale plate, c'est-à-dire uniforme, dans le domaine visible, puis l'on dépose sélectivement sur les couches ainsi réalisées des filtres de longueur d'onde appropriés, faits par exemple de résines filtrantes, de façon à obtenir une pluralité de cellules photorésistantes respectivement sensibles aux couleurs bleue, verte et rouge. Un tel procédé de fabrication est beaucoup plus simple que le procédé mentionné plus haut. L'obtention de couches à réponse spectrale uniforme dans le domaine visible s'obtient en jouant sur la valeur moyenne de la composition atomique et sur la valeur du gradient de celle-ci dans les couches considérées. L'invention concerne en outre un procédé de fabrication de la couche photorésistante également objet de l'invention par évaporation et dépôt sous vide, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un dépôt par coévaporation sous vide des éléments entrant dans la composition de la couche en faisant varier de façon monotone la température d'au moins l'un des éléments que l'on évapore et dont la proportion, dans le composé photorésistant, dépend de ladite composition atomique, de façon à obtenir ladite variation monotone de composition atomique, le dépôt étant suivi d'un recuit sous air réalisé in situ. Selon un mode de mise en oeuvre particulier du procédé objet de l'invention, le composé photorésistant est CdSxSe l-x avec en outre un élément activateur, et la température du soufre et du sélénium que l'on évapore sont respectivement abaissée et augmentée au cours de l'évaporation de ceux-ci. Dans un mode de mise en oeuvre particulier, on peut faire varier la température de l'élément activateur que l'on évapore1 au cours de son évaporation. Enfin, dans une réalisation particulière, l'élément activateur est le cuivre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier de la cellule photorésistante objet de l'invention, et - la figure 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier d'un arrangement de telles cellules photorésistantes. Sur la figure 1, on a donc représenté schématiquement un mode de réalisation particulier d'une cellule photorésistante selon l'invention. Cette cellule comprend une couche photorésistante 2 conforme à l'invention, déposée sur un substrat 3 électriquement isolant par exemple en verre, ainsi que des électrodes métalliques 4 permettant de détecter la variation de la résistance électrique de cette couche 2 lors d'une variation dans l'éclairement de celle-ci. Cette couche photorésistante 2 est par exemple réalisée à l'aide du composé CdSxSel-x éventuel- lement dopé au cuivre et présente un gradient de composition atomique x, cette dernière passant d'une valeur x1 à la profondeur p=0, à une valeur x2, supérieure à x1, à la profondeur p=e correspondant à l'épaisseur totale de la couche 2. A titre d'exemple, la variation de la composition atomique x est linéaire et les valeurs xl et x2 sont respectivement égales à 0 et 1. On réalise ainsi une couche photorésistante à réponse spectrale uniforme dans le domaine visible, que les rayonnements de plus courte longueur d'onde sont capables de traverser jusqu a sa plus grande profondeur. La couche peut se concevoir comme un empilement de tranches de très faible épaisseur qui réagis sent respectivement aux différentes couleurs du spectre électromagnétique. Les radiations bleues sont absorbées le plus près possible du substrat, les autres l'étant soit en surface (radiations rouges), soit dans l'épaisseur de la couche. Celle-ci absorbe aainsi toutes les longueurs d'onde du domaine visible grâce à la variation de la composition atomique x entre les valeurs n et 1. Pour obtenir une absorption sélective de longueur d'onde, on dispose à la surface de la couche 2 un filtre de longueur d'onde 5 par exemple constitué par une couche de résIne filtrante appropriée. Sur la figure 2, on a représenté schématiquement un arrangement de cellules photorésistantes du genre de celle qui est représentée sur la figure 1 pour constituer par exemple une barrette de photorésistances permettant la lecture en couleur de docuo ments. L'arrangement comprend un premier groupe de cellules photorésistantes 6B' sensibles au rayonnement bleu, un deuxième groupe de cellules photorésistantes 6v, sensibles au rayonnement vert, et un troisieme groupe de cellules photorésistantes 6Rt sensibles au rayonnement rouge, toutes ces cellules ayant une répartition spatiale convenable.Toutes les cellules de l'arrangement comprennent la même couche photo résistante à gradient de composition atomique 7, du genre de la couche 2 décrite en référence à la figure 1, ces couches étant déposées sur un même substrat électriquement isolant 8, par exemple et verre. Chaque cellule photorésistante 6Bt 6v ou 6R comprend en outre un filtre 9B' 9V ou 9R surmontant la couche 7 correspondante et apte à ne laisser passer que les radiations bleues, rouges ou vertes que l'on se propose de détecter avec la cellule 6B, 6v ou 6R considérée. Chaque cellule est également munie d'électrodes qui ne sont pas représentées pour plus de clarté. L'appareillage pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention est décrit dans le brevet français n0 2490015 publié le 12 mars 1982 et intitulé "Procédé de réalisation de couches minces photorésistantes". I1 comprend une enceinte étanche munie de moyens pour faire le vide, un support de substrat et une pluralité de fours de vaporisation, chaque four étant destiné à contenir et à vaporiser l'un des éléments d'une couche que l'on se propose de réaliser. Le dépôt simultané de plusieurs couches identiques mais séparées est bien entendu possible, au moyen d'un masque placé au voisinage du substrat et percé de trous correspondant aux différentes couches. A titre explicatif, on donne maintenant quelques précisions sur la procédure qui peut être adoptée dans le cas où l'on souhaite réaliser une couche de CdSxSel,x activé au cuivre, la composition x variant dans l'épaisseur de la couche. On utilise un bâti d'évaporation sous vide comportant trois creusets d'évaporation directifs contenant respectivement Cd, S et Se et un quatrième creuset pour l'élément activateur qui est ici le cuivre. Chaque creuset est chauffé indépendamment des autres et les différents éléments Cd, S, Se et Cu sont évaporés de manière à déposer la couche photorésistante souhaitée sur le substrat qui est par exemple en verre ordinaire. Au cours de l'évaporation des éléments, la température du creuset contenant le soufre est abaissée, tandis que la température du creuset contenant le sélénium est augmentée, la température du creuset contenant le cadmium étant maintenue constante, à plus ou moins 10C, et légèrement supérieure au point de fusion du cadmium. Le substrat doit pouvoir être porté à une température de 5000C maximum avec une précision et une homogénéité spatiale de plus ou moins 20C (sur une dimension de l'ordre de 10 cm). La deuxième phase du procédé, qui est un recuit , consiste en un traitement thermique in situ effectué après rentrée d'air dans le bâti. Cette phase ne nécessite donc aucun équipement supplémentaire particulier. A titre explicatif, les conditions opératoires suivantes peuvent être choisies pour obtenir une couche de CdSxSel~x activée au cuivre, la composition atomique x variant de O, à la surface de cette couche, à 1, à l'interface entre celle-ci et le substrat - température du creuset contenant le cadmium : 2900C - température du creuset contenant le cuivre : 9000C à 9200C - température du substrat :3500C à 4000C - température du creuset contenant le soufre : en début d'évaporation : 1000C à 1500C en fin d'évaporation 500C à 800C - température du creuset contenant le sélénium en début d'évaporation : 2000C à 2400C en fin d'évaporation : 2800C à 3000C. Le recuit après évaporation est effectué à 5000C pendant une heure. Pour bien maîtriser la valeur moyenne et le gradient de la composition atomique x dans la couche, il convient d'évaporer le matériau CdSxSel~x avec une vitesse de dépôt suffisamment faible pour tenir compte de l'inertie thermique des cellules ou fours d'évaporation. (Dans l'exemple chiffré que l'on vient de donner, la vitesse de dépôt est de l'ordre de quelques dixièmes de nanomètre par seconde, ce qui est convenable). Pour s'affranchir de cette inertie, il est souhaitable d'avoir un refroidissement indépendant sur chaque cellule d'évaporation (par circulation d'azote liquide ou d'un mélange eau-glycol par exemple). On peut éventuellement faire varier la température du creuset contenant le cuivre de manière à garder optimale la concentration en cuivre selon la valeur de la composition atomique x. REVENDICATIONS 1. Couche photorésistante (2) dont la resistance électrique varie par absorption de rayonnements électromagnétiques et qui est faite d'un composé pho torésistant dont la formule chimique comporte au moins une composition atomique, couche caractérisée en ce qu'elle présente, suivant sa profondeur, une variation monotone de cette composition atomique. 2. Couche selon la revendication 1, caracté risée en ce que la variation est telle que le rayonnement de plus courte longueur d'onde parvienne å la profondeur la plus grande. 3. Couche selon la revendication 2, cairacw térisée en ce que le composé photorésistant est CdsxSel-x et en ce que la composition atomique x croit avec la profondeur. 4. Cellule photorésistante comprenant une couche photorésistante (2), caractérisé en ce que la couche est conforme à l'une quelconque des revendice tions 1 et 2 et reposée sur un substrat (3) électri quement isolant et en ce que la cellule comprend en outre un filtre (5) de longueur d'onde déposé sur la couche photorésistante. 5. Arrangement de cellules photoresistantes (6B' 6V' 6R) comprenant chacune une couche photorésis- tante (7), caractérisé en ce que les couches sont conformes à l'une quelconque des revendications 2 et 3 et déposées sur un substrat (8) électriquement isolant et en ce que l'arrangement comprend en outre des filtres de longueur d'onde différents (9B 9V' 9R)' en nombre égal à celui des couches photorésistantes et respectivement déposés sur ces couches. 6. Procédé de fabrication de la couche photorésistante selon la revendication 1, par évaporation et dépôt sous vide, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un dépôt par coévaporation sous vide des éléments entrant dans la composition de la couche en faisant varier de façon monotone la température d'au moins l'un des éléments que l'on évapore et dont la proportion, dans le composé photorésistant, dépend de ladite composition atomique, de façon à obtenir ladite variation monotone de composition atomique, le depôt étant suivi d'un recuit sous air réalisé in situ. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le composé photorésistant est CdSxSe l-x avec en outre un élément activateur, et en ce que la température du soufre et du sélénium que l'on évapore, sont respectivement abaissée et augmentée au cours de l'évaporation de ceux-ci. 8. procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on fait varier la température de l'élément activateur que l'on évapore au cours de son évaporation. 9. procédé selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que l'élément activateur est le cuivre.