【手続補正書】
【提出日】平成21年2月12日(2009.2.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を吸収して光電子を発生する光吸収層と、
前記光吸収層の一方の主面側に形成された第１の電極と、
前記光吸収層の他方の主面側に形成され、前記第１の電極とともに前記光吸収層の一方の主面と他方の主面との間に電圧を印加するために使用される第２の電極と、
を備え、
前記第１の電極は、厚さ方向に貫通する貫通孔を有するとともに、表面プラズモン共鳴を発生させるための所定の規則に従ったパターンが表面に形成されており、
前記光吸収層は、前記第１の電極の前記貫通孔から出力された光を吸収して前記光電子を発生するとともに、発生した当該光電子を前記第１の電極の前記貫通孔を介して外部に放出することを特徴とする光電陰極。
【請求項２】
支持基板と、
前記光吸収層上に形成され、前記光吸収層にて発生した光電子を加速する電子放出層と、
前記電子放出層上に形成されたコンタクト層と、
を更に備え、
前記光吸収層は、前記支持基板上に形成されており、
前記第１の電極は、前記コンタクト層と電気的に接続されており、
前記第２の電極は、前記支持基板と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光電陰極。
【請求項３】
支持基板と、
前記光吸収層上に形成され、前記光吸収層にて発生した光電子を加速する電子放出層と、
を更に備え、
前記光吸収層は、前記支持基板上に形成されており、
前記第１の電極は、前記電子放出層とショットキ接合されており、
前記第２の電極は、前記支持基板と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光電陰極。
【請求項４】
前記第１の電極は複数の凸部と当該凸部間に位置する凹部とを有しており、前記凸部および前記凹部が前記パターンを形成しており、前記貫通孔は前記凹部に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電陰極。
【請求項５】
前記光吸収層にて発生する光電子の量が、貫通孔を有し且つ表面に凸部および凹部が形成されていない第１の電極を備えた場合に前記光吸収層にて発生する光電子の量と比べて多くなるように、前記パターンにおける前記所定の規則が決められていることを特徴とする請求項４に記載の光電陰極。
【請求項６】
前記第１の電極は前記貫通孔を複数有しており、当該複数の貫通孔が前記パターンを形成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電陰極。
【請求項７】
前記貫通孔の最短幅は前記第１の電極に入射する光の波長よりも短いことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光電陰極。
【請求項８】
前記光吸収層の主面方向から見たときに、前記第１の電極の前記貫通孔の内側には、当該部分の仕事関数を低下させるための活性層が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光電陰極。
【請求項９】
前記活性層は、アルカリ金属、アルカリ金属の酸化物、またはアルカリ金属のフッ化物からなることを特徴とする請求項８に記載の光電陰極。
【請求項１０】
前記第１の電極を複数備えており、
前記複数の第１の電極のうち少なくとも２つにおいては、前記パターンの周期が互いに異なっていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光電陰極。
【請求項１１】
前記複数の第１の電極は、電圧をそれぞれ個別に印加可能となっていることを特徴とする請求項１０に記載の光電陰極。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の光電陰極を複数備え、
前記光電陰極の前記第１および第２の電極は、電圧を前記光電陰極毎に印加可能となっていることを特徴とする光電陰極アレイ。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光電陰極を備えることを特徴とする電子管。
【請求項１４】
請求項１２に記載の光電陰極アレイを備えることを特徴とする電子管。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の光電陰極では、第１および第２の電極によって、光吸収層の一方の主面と他方の主面との間に電圧を印加することができる。第１の電極の表面には、表面プラズモン共鳴を発生させるためのパターンが形成されている。そのため、第１の電極の表面に光（ｈν）が入射すると、入射光（ｈν）に含まれる特定波長の光が、第１の電極の表面プラズモンと結合して、プラズモン共鳴が発生する。プラズモン共鳴が発生すると、第１の電極の貫通孔から近接場光が出力される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係る光電陰極では、支持基板と、光吸収層上に形成され、光吸収層にて発生した光電子を加速する電子放出層と、電子放出層上に形成されたコンタクト層と、を更に備え、光吸収層は、支持基板上に形成されており、第１の電極は、光吸収層のコンタクト層と電気的に接続されており、第２の電極は、支持基板と電気的に接続されていることが好ましい。この場合、複数の層を積層してなる光電陰極であって、光の検出感度に優れ、且つ小型化が可能な光電陰極を得ることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明に係る光電陰極では、貫通孔の最短幅は第１の電極に入射する光の波長よりも短いことが好ましい。このように貫通孔の最短幅を狭くすることにより、近接場光を貫通孔から確実に出力させることができる。更に、このように狭い貫通孔の周辺部分で発生する熱電子の量は、光吸収層全体で発生する熱電子の合計量に比べると圧倒的に少なくなるため、外部に放出される熱電子の量を確実に減少させることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
次に、光電陰極１を製造する場合と同様に、フォトレジストを用いて電子放出層９４上に第１の電極１２を形成する。より具体的には、電子放出層９４上にフォトレジストを塗布した後、凸部１４を形成する領域が開口するように、フォトレジストのパターニングを行う（図４（ｂ）参照）。そして、フォトレジストによりマスクされた電子放出層９４上に、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等を含む導電膜を蒸着により成膜する（図４（ｃ）参照）。フォトレジスト２２のパターニングには、紫外線等を用いた光リソグラフィ法や電子ビームを用いた電子線リソグラフィ法を用いることができる。成膜した導電膜のうち、フォトレジスト上に成膜された部分をフォトレジストと共にリフトオフ除去する（図４（ｄ）参照）。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
光電陰極９０では、電子放出層９４と第１の電極１２とがショットキ接合しているため、第１の電極１２と第２の電極４との間にバイアス電圧を印加すると、第１の電極１２と第２の電極４との間に発生した電界の作用で、光吸収層９３で発生した光電子を電子放出層９４へ移送し、活性層２０が形成された貫通孔１８を介して、外部に放出することができる。なお、光吸収層９３で発生する光電子は、光電陰極１と同様に、第１の電極１２から出力された近接場光によるものである。また、光吸収層９３では熱電子も発生するが、光電陰極１と同様の理由で、貫通孔１８から放出される熱電子の量は非常に少なくなっている。よって、上述した光電陰極１と同様の効果を得ることができる。なお、支持基板９２の材料はｐ型ＩｎＰ半導体に限られず、光電陰極９０の機械的強度を維持できるものであれば、ガラスや酸化物材料等を適宜用いることができる。また、光吸収層９３の材料はｐ型ＩｎＧａＡｓ半導体に限られず、例えばＧａＡｓ，ＧａＡｓＰ，ＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｓＰ，ＧａＳｂ，ＩｎＧａＳｂ、といった化合物半導体およびこれらの混晶を適宜用いることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
近接場光は、光吸収層６にて受光される。光吸収層６における貫通孔１１，１８の周辺部分は、近接場光を受光して、近接場光の強度（受光量）に応じた量の光電子を発生する。第１および第２の電極１２，４間に印加されたバイアス電圧により発生した電界の作用で、光吸収層６で発生した光電子は、電子放出層８内に移送される。このとき、光吸収層６で発生した光電子のうち、貫通孔１１，１８の周辺部分で発生した光電子、すなわち近接場光による光電子は、電子放出層８内の、貫通孔１１，１８の周辺部分に移送されることとなる。貫通孔１１，１８の周辺部分に移送された光電子は、活性層２０によって仕事関数が低下したコンタクト層１０の貫通孔１１、および第１の電極１２の貫通孔１８を介して、真空である外部に放出される。