Brevet FR2577713A1 — publié le 19860822

La présente invention concerne des cibles de tu- bes de prises de vues ou tubes analyseurs d'images et plus particulièrement une cible de tube de prise de vues, permet- tant de réaliser une suppression efficace de la rémanence d'image. Comme cela est connu dans la technique, le sélé- nium amorphe (Se) est photoconducteur et, lorsqu'il est com- biné à une électrode de signal possédant le type de conduc- tivité "N", on obtient une cible photoconductrice du type photodiode. Etant donné que le Se n'est pas sensible à un rayonnement de grande longueur d'onde, il a été proposé d'in- troduire du Te dans une partie de la couche contenant le Se de manière à améliorer le sensibilité au rayonnement de gran- de longueur d'onde. Ce procédé est décrit dans le brevet US N 3 890 525 accordé à Hirai et consorts et au brevet US n 4 040 985 accordé à Shidara et consorts. La figure 1, annexée à la présente demande, repré- sente la structure de base d'une cible typique de l'art an- térieur, telle que celle décrite dans le brevet US n 4 040 985. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un substrat trans- parent, la référence 2 une couche transparente conductrice de type N et la référence 3 la première couche photoconduc- trice de type P qui correspond à une partie sensibilisée d'une pellicule photoconductrice de type P. La référence 4 désigne la seconde couche conductrice de type P, qui sert à réduire la capacité électrostatique de la cible, et la ré- férence 5 désigne une couche d'impact du faisceau servant à faciliter la réception du faisceau d'électrons de bala- yage. La première couche photoconductrice 3 de type P peut être constituée par du Se, du As et du Teetest]a région dans laquelle le courant est produit, en majeure partie, par conversion de l'énergie lumineuse en un courant électrique, et la figure 2, annexée à la présente demande, représente un exemple de la distribution des teneurs des éléments cons- titutifs de la cible dans le sens de l'épaisseur à partir de la face, tournée vers la couche transparente de type N, de la première couche photoconductrice (3) de type P repré- sentée sur la figure 1. Dans l'exemple représenté, il n'exis- te pas de Te sensibilisateur pour la valeur zéro de l'épais- seur de la pellicule (région a), qui correspond à l'inter- face avec la couche conductrice transparente 2, et la te- neur en Te augmente rapidement à partir d'une valeur de nm de l'épaisseur de la pellicule et du Te est ajouté pour une épaisseur supérieure à la valeur de 150 nm (région b). L'élément As est ajouté dans les régions a et b afin d'améliorer la stabilité thermique du Se. La région c reçoit une adjonction de As, qui est destinée à former des niveaux bas de la largeur de bande interdite afin d'améliorer l'ef- fet de sensibilisation. La teneur en As diminueselcnuntaux uniforme au-delà d'une épaisseur de 250 nm de la pellicule. Ce As sert également à améliorer la stabilité thermique du Se. Avec une cible, qui possède la structure de ce type, on aboutit à un accroissement de la sensibilité à un rayonne- ment de grande longueur d'onde. La seconde couche photoconductrice (4) de type P peut être constituée par du Se et par du As, qui est ajouté afin d'améliorer la stabilité thermique du Se, est suffisam- ment épaisse pour réduire au minimum la capacité électrosta- tique qui entraîne une rémanence capacitive, et s'étend sur la majeure partie de l'épaisseur de la cible photoconduc- trice. La couche 5 d'impact du faisceau peut être cons- tituée par du Sb2S3 et constitue une couche poreuse qui est déposée par évaporation sous vide réduit, tandis que les pre- mière et seconde couches photoconductrices 3 et 4 de type P forment habituellement des couches vitreuses qui sont dé- posées par évaporation sous vide poussé. Le tube de prise de vues de ce type présente de bonnes caractéristiques en rapport avec les exigences usuel- les de tubes de prises de vues, comme par exemple en ce qui concerne l'effet de rémanence et de trainage. En-dehors de ce qui a été mentionné précédemment, il a été proposé de réa- liser un dopage avec une faible quantité d'un halogène afin d'améliorer l'effet de rémanence et de traînage de la cible utilisée dans un tube de prise de vues dont le composant principal est du Se et qui utilise un contact redresseur. Ce procédé est décrit dans le brevet US n 3 984 722 attri- bué à Maruyama et consorts. La cible de ce type présente de bonnes caractéristiques dans des conditions d'utilisation ordinaires, mais si l'intensité de la lumière incidente de- vient nettement plus importante que dans les conditions d'u- tilisation normale, la réponse après l'interruption de la lumière incidente (rémanence pour une lumière intense) est altérée. Plus la durée de fonctionnement est longue, plus cette réponse se dégrade. Les conditions d'utilisation nor- males, qui sont mises en oeuvre ici, sont déterminées comme étant les conditions dans lesquelles l'intensité de la lu- mière incidente est telle qu'elle produit un courant de si- gnal de sortie d'environ 0,2 pA crête-à-crête. En outre l'in- tensité de la lumière, que l'on utilise ici, est en gros 20 fois supérieure à celle des conditions d'utilisation norma- les, bien que cette valeur ne soit pas définie de façon cri- tique. La rémanence, qui est produite par une telle lumière intense, est habituellement désignée sous le terme de "ré- manence d'image en lumière intense". Afin de réduire la ré- manence d'image en lumière intense, il a été proposé de do- per, avec au moins une sorte de fluorure métallique sélec- tionnée parmi les groupes incluant le LiF, le NaF, le MgF2, le CaF2, le BaF2, le A1F3, le CrF3, le MnF2, le CoF2, le PbF2, le CeF et le T1F, la région dans laquelle le courant 2' 3 de signal est produit en majeure partie. Ce procédé estdécrit dans le brevet US n' 4 330 733 accordé à Shidara et consorts. Cependant, lorsque l'on observe de façon continue une scène fixe pendant un long intervalle de temps en utili- sant un tube de prise de vues possédant la cible mentionnée ci-dessus, il se produit le phénomène désigné sous le terme de rémanence d'image, selon lequel une image observée précé- demment continue à être vue et superposée à l'image actuel- lement observée. On peut expliquer comme suit ce mécanisme physique de rémanence d'image. Les porteurs produits par voie photoélectrique dans les zones éclairées de la cible sont captés dans des pièges de la couche photoconductrice, forment des charges d'espace, modifient le champ électrique intérieur dans la couche et réalisent une modulation locale de la sensibilité de la cible, tandis que dans les zones non éclairées de la cible, le champ électrique dans la couche photoconductrice est uniforme dans l'ensemble des zones et est déterminé par la tension appliquée par une source exté- rieure d'alimentation en énergie. La différence entre la sen- sibilité des zones éclairées antérieurement et celle de zo- nes non éclairées antérieurement entraîne le phénomène de rémanence d'image. La demande de brevet non examinée, publiée au Ja- pon sous le numéro SHO 57 (1982) - f0637, qui correspond à la demande de brevet US, n de série 548 022, décrit un pro- cédé selon lequel on réalise un dopage avec un fluorure dans une région o le courant de signal est produit en majeure partie, afin de favoriser la recombinaison des porteurs. Cependant dans la cible réalisée conformément à la publication mentionnée ci-dessus, dans une région o on réalise un dopage avec du Te afin d'améliorer la sensibili- té au rayonnement de grande longueur d'onde, des charges d'espace dues au piégeage de porteurs produits par effet pho- toélectrique modifient localement le champ électrique inté- rieur dans la couche photoconductrice et réduisent l'inten- sité du courant photoélectrique pouvant être extrait de cette couche. Ceci décale la courbe caractéristique courant photo- électrique-tension vers des tensions plus élevées, provoque l'apparition d'une différence entre la sensibilité de zones éclairées antérieurement et celle de zones non éclairées an- térieurement et entraîne la rémanence d'image. C'est pourquoi un but de la présente invention est de fournir une cible de tube de prise de vues permettant d'améliorer la caractéristique de rémanence d'image et pos- sédant une caractéristique courant photoélectrique-tension, désirée. Afin d'atteindre cet objectif, conformément. à la présente invention, la distribution de la teneur en As va- rie, dans une couche contenant du Te, selon une gradation telle que la teneur en As augmente de façon substantielle lorsque la distance à partir de l'électrode transparente aug- mente. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1, dont il a déjà été fait mention, représente une vue en coupe d'une cible utilisée dans un tu- be de prise de vues; - la figure 2, dont il a déjà été fait mention, représente une distribution de la teneur des éléments cons- titutifs d'une partie principale d'une cible de l'art anté- rieur; - la figure 3 représente une vue schématique, en coupe et non à l'échelle d'une forme de réalisation d'une cible d'un tube de prise de vues conforme à l'invention, ainsi qu'un diagramme de la distribution des teneurs des élé- ments constitutifs de la cible; - la figure 4 illustre la définition de la réma- nence d'image utilisée ici et la procédure d'évaluation de cette rémanence d'image; - la figure 5 illustre graphiquement les varia- tions de la rémanence d'image dans un tube de prise de vues comportant une cible conforme à l'invention, par rapport à un tube de l'art antérieur; et - la figure 6 représente une vue schématique, en coupe et non à l'échelle, d'une autre forme de réalisation de la cible d'un tube de prise de vues conforme à l'inven- tion, ainsi que le diagramme de distribution des teneurs des éléments constitutifs de la cible. Ci-après on va donner une description détaillée des formes de réalisation préférées de l'invention. La figure 3 représente une vue en coupe montrant une forme de réalisation de la cible d'un tube de prise de vues conforme à l'invention, ainsi qu'un diagramme de dis- tribution des teneurs des éléments constitutifs de cette ci- ble. Les mêmes chiffres de référence que sur la figure 1 dé- signent les mêmes éléments que sur cette figure, et l'on n'en donnera pas une description détaillée. Une électrode transparente 2 constituée principa- lement par exemple par du SnO2 est formée sur un substrat en verre 1, qui est constitué en un matériau transparent. Une pellicule conductrice transparente et très mince 12 de type N, constituée par du CeO, est formée sur la surface su- périeure de l'électrode transparente 2. Une première couche 8 d'une pellicule photoconductrice de type P. constituée par un semiconducteur amorphe de type P conformément à un sys- tème Se-As-LiF contenant 0,01 à 3 % en poids de LiF, 8 + 4% en poids de As et le reste par du Se est formée sur une épaisseur T1 = 30 + 3 nm sur la pellicule transparente 12 de type N, et une seconde couche 9 constituée par la pelli- cule photoconductrice de type P du système Se-As-Te-LiF, com- prenant une sous-couche 9-1 possédant une épaisseur de 30 nm et contenant 0,01 à 3 % en poids de LiF, du Aspzésentenunetnesur égale initialement à 1,5 + 0,5 % en poids et augmentant gra- duellement jusqu'à 2,8 + 1 % en poids à l'extrémité de la sous-couche 9-1, du Te présent en une teneur égale à 30 + % en poids et le reste constitué par du Se, et une sous- couche 9-2 possédant une épaisseur de 30 nm et contenant du As présent en une teneur égale initialement à 2,8 + 1 % en poids et augmentant graduellement jusqu'à une teneur de 4 + 2 % en poids à l'extrémité de la sous-couche 9-2, estfor- mée sur une épaisseur T2 = 60 + 6 nm sur la surface supé- rieure de la première couche photoconductrice 8 de type P. La région dopée par du LiF est désignée par la référence 11. Une troisième couche 10 de la pellicule photoconductrice de type P formée d'un semiconducteur amorphe de type P répon- dant au système Se-As et contenant du Se et du As est for- mée sur une épaisseur T4 = 60 + 10 nm sur la seconde couche 9 de la pellicule photoconductrice de type P. avec une dis- tribution des teneurs des éléments, conformément à laquelle la teneur de 70 + 1 % de Se et la teneur maximum de 25 + % en poids de As au contact de la face arrière de la cou- che 9 varient graduellement en passant respectivement à 97 + 1 % en poids de Se et à 3 + 1% en poids de As. Une qua- trième couche 4 contenant 97 + 1% en poids de Se et 3 + 1 % en poids de As est formée sur la troisième couche de maniè- re à compléter la pellicule photoconductrice de type P. pour atteindre une épaisseur globale de 3760 nm. On dépose, au moyen d'un dépôt en phase vapeur, une couche 5 d'impact du faisceau, constituée par du Sb2S3, sur une épaisseur d'en- viron 100 nm sur la couche 4. Sur la figure 4 on donne une illustration de la définition de la rémanence d'image, utilisée ici, et une pro- cédure pour son évaluation. Lors de la phjase opératoire (I), on forme l'image d'une structure en noir et blanc sur la cible et on règle l'intensité de la source de lumière de manière que des cou- rants de signal de 0,2 pA crête-à-crête soient délivrés par la surface de 6,6 x 8,8 mm2 balayée de la cible. Lors de la phase opératoire (II), on maintient la lumière pendant 30 secondes dans les mêmes conditions que lors de la phase opératoire (I). Le courant de signal cor- respondant à la zone éclairée de la cible diminue à un cer- tain degré. Lors de la phase opératoire (III), l'ensemble de la surface balayée de la cible est éclairé de manière à ob- tenir des courants de signal de 0,2 pA crête-à-crête à par- tir de la surface de 6,6 x 8,8 mm2 balayée de la cible. L'af- fichage vidéo des courants de signal indique la zone, qui a été éclairée précédemment lors de la phase opératoire (II), est moins brillante que la zone qui n'était pas éclairée an- térieurement, ce qui entraTne un effet inverse de la réma- nence d'image. Lors de la phase opératoire (IV), on mesure la du- rée requise pour que la rémanence d'image soit réduite à un niveau non discernable par l'oeil. Des expériences d'essai de durée de vie avec des cibles de tubes de prises de vues ont révélé que le niveau de la rémanence d'image varie au cours du temps. On répète la procédure d'évaluation de la rémanence d'image à des in- tervalles de temps suffisants. La figure 5 représente la variation de la réma- nence d'image dans la cible du tube de prise de vues confor- me à l'invention par rapport à celle fournie par la cible d'un tube de prise de vues, décrite dans la demande de bre- vet japonais non examinée SHO 57 (1982) - 80637, qui corres- pond à la demande de brevet US, n de série 548 022, les deux cibles ayant fonctionné pendant un long intervalle de temps dans les mêmes conditions de fonctionnement. La ligne brisée 21 sur la figure 5 représente la caractéristique de rémanence d'image de la cible de l'art antérieur et cette caractéristique peut être améliorée comme cela est représen- té par une ligne en trait plein 22 conformément à la présen- te invention. L'amélioration devient plus accusée au fur et à mesure que le temps de fonctionnement augmente. Dans la cible de tube de prise de vues possédant la constitution indiquée ci-dessus conformément à la présen- te invention, lorsque l'on réduit la teneur en As sur la fa- ce de la couche contenant du Te, située du côté de l'élec- trode transparente, le piégeage d'électrons par le As est réduit et aucune charge d'espace négative n'est formée ou une faible charge d'espace négative est formée et par con- séquent il n'existe aucun affaiblissement local du champ électrique intérieur dans la couche, qui gêne le déplacement des électrons. Lorsque l'on accroît la teneur en As sur la face de la couche contenant du Te, qui est tournée vers la couche d'impact du faisceau, le champ électrique intérieur dans la couche est renforcé de façon suffisante pour entrai- ner les porteurs et empêcher le décalage de la courbe carac- téristique courant photoélectrique-tension vers des tensions supérieures au cours du fonctionnement. La figure 6 représente une vue en coupe montrant une autre forme de réalisation de la cible de tube de prise de vues conforme à l'invention, ainsi qu'un diagramme de distribution des teneurs des éléments constitutifs de la ci- ble. Dans cette forme de réalisation,toutes les couches pos- sèdent la même constitution que dans la forme de réalisa- tion mentionnée ci-dessus, hormis en ce qui concerne la cou- che 9 formée par la pellicule photoconductrice de type P. Sur la figure 6, une seconde couche 9 comprend une sous-cou- che 9-1 possédant une épaisseur de 30 nm et contenant 0,4 + 0,2 % en poids de LiF, 1,5 + 0,5 % en poids de As, 30 + % en poids de Te et le reste en Se, et une sous-couche 9-2 possédant une épaisseur de 30 nm et contenant 4 + 2 % en poids de As, 30 + 10 % de Pe et le reste en Se. La cible du tube de prise de vues de cette forme de réalisation pré- sente une caractéristique de rémanence d'image semblable à la courbe en trait plein 22 représentée sur la figure 5. La présente invention n'est pas limitée aux for- mes de réalisation particulières décrites ci-dessus. On peut apporter différents changements et modifications tout en res- tant dans le cadre de l'invention. La distribution préféra- ble de la teneur en As dans la couche contenant du Te est comprise entre une valeur minimale de 1 % en poids et une valeur maximale de 2 % en poids sur la face de cette couche, tournée vers l'électrode transparente, et entre une valeur minimale de 2 % en poids et une valeur maximale de 6 % en poids sur la face de ladite couche, qui est tournée vers la couche d'impact du faisceau. Les épaisseurs préférables sont égales, respectivement pour T1, T2 et T4 sur les figures 3 et 6, & des valeurs respectives comprises entre 15 et 45, et 120 et 20 et 70 nm. En outre, bien que dans la forme de réalisation ci-dessus, on ait utilisé du LiF en tant que fluorure réa- lisant le dopage dans la pellicule photoconductrice, ceci n'est en aucune manière limitatif, et l'on peut naturelle- ment obtenir des effets similaires en utilisant au moins un fluorure choisi parmi le groupe comprenant le NaF, le MgF2, le CaF2, le BaF2, le A1F3, le CrF3, le MnF2, le CoF2, le PbF2 le CeF3 et le T1F. I1 est préférable que le dopage de la pel- licule photoconductrice de type P avec un fluorure soit réa- lisé de façon continue à partir de la surface de l'extrémi- té de la pellicule, sur laquelle tombe la lumière, dans le sens de l'épaisseur de cette pellicule et avec une teneur essentiellement uniforme,quisoit située dans une gamme com- prise entre 0,01 et 3 % en poids, et ce jusqu'à une profon- deur qui est comprise entre 10 et 50 % de l'épaisseur de la couche contenant du Te. Comme cela a été décrit précédemment, avec la ci- ble de tube de prise de vues, conforme à l'invention, il est possible de réduire fortement la rémanence d'image et d'em- pêcher un décalage de la courbe caractéristique courant pho- toélectrique-tension, ce qui permet l'obtention d'une image enregistrée de grande qualité. REVENDICATIONS 1. Cible de tube de prise de vues, caractérisée en ce qu'ele comporte une pellicule conductrice (12) de type N, formée sur un substrat transparent (1, 2) et une pelli- cule photoconductrice de type P établissant un contact re- dresseur avec ladite pellicule conductrice de type N et une première couche (8) contenant du As, un fluorure et du Se, une seconde couche (9) contenant du As, du Te et du Se et dont une partie (9-1) contient un fluorure, une troisième couche (10) contenant du As et Se et dont la composition va- rie dans le sens de son épaisseur, et une quatrième couche (4) contenant du As et du Se, la teneur en As dans ladite seconde couche étant minimale au niveau ou au voisinage de l'interface entre ladite première couche et ladite seconde couche et étant maximale au niveau ou au voisinage de l'interface entre ladite seconde couche et ladite troisième couche. 2. Cible de tube de prise de vues, caractérisée en ce qu'eUe comporte une pellicule conductrice (12) de type N, formée sur un substrat transparent (1, 2) et une pelli- cule photoconductrice de type P établissant un contact re- dresseur avec ladite pellicule conductrice de type N,et une première couche (8) contenant du As, un fluorure et du Se, une seconde couche (9) contenant du As, du Te et du Se et dont une partie (9-1) contient un fluorure, une troisième couche (10) contenant du As et du Se et dont la composition varie dans le sens de son épaisseur, et une quatrième cou- che (4) contenant du As et du Se, et que, dans la seconde couche (9), la teneur minimale en As se situe sur la face de cette couche (9), tournée vers ladite première couche,et que la teneur maximale en As se situe sur la face de cette couche (9), tournée vers ladite troisième couche. 3. Cible de tube de prise de vues selon la reven- dication 2, caractérisée en ce que la teneur en As dans la- dite seconde couche varie de façon continue dans le sens de son épaisseur. 4. Cible de tube de prise de vues selon la reven- dication 3, caractérisée en ce que ladite teneur varie li- néairement dans le sens de l'épaisseur de ladite seconde cou- che. 5. Cible de tube de prise de vues selon la reven- dication 2, caractérisée en ce que la teneur en As dans la- dite seconde couche varie de façon discontinue dans le sens de son épaisseur. 6. Cible de tube de prise de vues selon la reven- dication 5, caractérisée en ce que ladite teneur varie par échelons. 7. Cible de tube de prise de vues selon la reven- dication 2, caractérisée en ce que ladite teneur minimale en As est comprise entre 1 et 2 % en poids et que ladite te- neur maximale en As est comprise entre 2 et 6 % en poids. 8. Tube analyseur d'images selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit fluorure est du LiF. 9. Cible de tube de prise de vues, caractérisée en ce qu'ellecerrorte - un substrat transparent (1,2), - une pellicule conductrice de type N (12) formée sur le substrat transparent, et une pellicule conductrice de type P établissant un contact redresseur avec ladite pel- licule conductrice de type N, et que ladite pellicule conductrice de type P comporte: - une première couche (8) contiguë à la pellicule conductrice de type N et contenant entre 0,01 et 3 % en poids de LiF, 8 + 4 % en poids de As et le reste formé de Se, - une seconde couche (9) formée sur la première couche et comprenant une sous-couche (9-1) en constituant la première moitié et située sur la face tournée vers la pel- licule conductrice de type N et contenant entre 0,01 et 3 % en poids de LiF, 1,5 + 0,5 % en poids de As et 30 + 10% en poids de Te et le reste formé par du Se, et une sous-cou- che (9-2) constituant la seconde moitié de la couche (9) et située sur la face tournée vers la troisième couche et con- tenant 4 + 2 % de As, 30 + 10 % en poids de Te et le reste formé de Se, une troisième couche (10) formée sur la seconde couche et contenant du As, dont la teneur possède une dis- tribution selon laquelle cette teneur possède un maximum de - 25 + 1 % en poids de As au voisinage de l'arrière de la se- conde couche et tombe graduellement à 3 + 1 % en poids, le restant étant formé par du Se, - une quatrième couche (4) formée sur la troisiè- me couche et contenant 3 + 1% en poids de As et le restant formé par du Se.