152133. lajstromszámú szabadalom • Infradetektor-vákuumcső

I 152133 alakuló potentiáliviszanyofcat, ill. portenciálmenetet tünteti fel. Tételezzük fel mármost, hogy az 1 fémrétegből, 2 dielektrikumból és 3 alapfémből álló struktúrát, melyét a továbbiakban röviden katódnak^ nevezünk, a nyilak irányairól fény éri. A fénynek a katódhoz való eljutását a — célszerűen vékony huzalokiból rácsszerűen elkészített — 6 kollektor nem akadályozza. A fény nagy veszteséggel áthalad az igen vékony 1 fém- és 2 dielektrikumrétegen és a 3 alapfémben abszarbeáliódik. A fény által gerjesztett elektronok akkor léphetnék át az alapfémből a dielektrikumba, íha energiájuk nagyobb a 3 alapfém — 2 dielektrikum batáron kialakult 4 potenciálgát magasságánál. Ennek magasságát lényegileg a 3 alapfém és a 2 dielektrikum anyagi minősége szabja meg és ezektől függően a legkülönbözőbb értékű lehet. Lelhet néhány eV, de bizonyos esetékben közel zérus is. Ha pl. a 3 alapfém. aranyréteg, a 2 dielektrikum pedig intrinsic germánium, akkor a 4 potenciálgát magassága 0,25 eV lesz, feltéve, hogy a germánium felületi állapotainak hatásaitól — amely ezt az értéket növelheti vagy csökkentheti — első közelítésben eltekintünk. Ez az érték tehát a példánál az arany és a germánium kilépési munkájának különbségeként adódik. A 2 dielektrikumba átlépő elektronok gyorsító térbe kerülnek, „meleggé" válnak, és. egy részük az 1 fémrétegen keresztülhaladva kilép a vákuumba. A következőkben két esetet különböztetünk meg: 1. A 2 dielektrikum polifcristályos szerkezetű, amilyen pl. a legtöbb vákuuimpárologtatott réteg. Ebiben az esetben ahhoz, hogy a dielektrikum vezetési sávjába, került elektronok energiaveszteség 'nélkül haladhassanak át rajta, nem szabad 100—150 A-nál vastagabbnak lennie. Ez viszont azt jelenti, hagy a fotókatód működtetéséhez szükséges — néhány V nagyságú — 5 feszültségforrás által szolgáltatott „szendvics feszültségnél" katódunik hidegkatódként is fog működni, vagyis viszonylag nagy lesz a sötétárama. Ezt a sötétáraimot kiküszöbölhetjük, ha a katód és a 6 kollektor közé a vákuumtérbe egy 7 fékezőelektródáit helyezünk, amelynek potenciál ját úgy állítjuk be, hogy a 4 potenciálgát alatt, — vagyis alagút-effektussal — átjutó elektronokat ne engedje át. így a 6 kollektorra csak a 4 potenciálgát felett áthaladó, tehát fotonok, által gerjesztett elektronok jutnak. A kialakítandó pötenciálviszonyok a 2. ábrán láthatók. A 7 fékezőelektróda — természetesen — a 6 kollektorhoz hasonlóan rácsszerű kiképzésű. 2. A 2 dielektrikum, egy kristály, pl. germánium. A germánium, mint dielektrikum, a hidegkiatódidal ellentétben találmányunk' céljaira különösen megfelelő, mert fény-abszorpciója az infravörösben kicsi. Ebben az esetben úgy járunk el, hogy a 3 alapfémet visszük fel a — célszerűen n-típusú — germániumra éspe2 dig elektrolitikus leválasztással. Ez a technológia a „surface barrier" tranzisztorok gyártástechnológiájához hasonló, vagyis a Ge-lemezt kis. felületen, vékony elefctrolitsugár segítségével elvékonyítjuk, majd átpolarizálássa! leválasztjuk rá a megfelelő alapfémet. Az átpoliarizálás előtt másrészt is célszerű közbeiktatni, hogy ne ohmikus kontaktust kapjunk. A germánium egykristály vastagsága lényesen nagyobb lehet, mint a palikristályos rétegé, aminek két előnye vain: . a) nem lesz téremissziós sötétáram, b) kisebb lesz a térerősség és ezzel az átütés veszélye a dielektrikumban. Előbbiekből következik, hagy germánium esetében a viszonylag nagy vastagság a fényveszteséggel kapcsolatban nem zavaró. A találmány szerinti infradetektor vákuumcső fotókatód ja alapfémből és — célszerűen yákuumpárologtatásisal vagy elektrolitikusan — felvitt dielektrikum-fém vékonyriéteg^strukturából ál, ahol a hiatáiíhuliámlhosszúságot az elektronnak aiapfémből félvezetőbe, vagy alapfémből dielektrikumba való átlépéséhez szükséges munka szabja meg, és az elektron: a vákuumba való kilépéshez szükséges hiányzó energiát azáltal kapja meg, hogy a félvezetőben, ill. dielektrikumban levő tér felgyorsítja, tehát „meleggé" teszi. A vékonyréteg-hidegkatódnál az aiapfémből dielektrikumba való átlépés munkájának nagysága kevéssé lényeges, találmányunk esetében viszont az alapfém^dielektrikum pár anyaga úgy választandó meg, hogy ez az elektron átlépési munka minél kisebb legyen. A találmány szerinti fotokatódra az jellemző, hogy megfelelő fém^dielektrikum pár esetében kisebb kilépési munkával rendelkezik, mint a jelenlegi infraérziékeny fotokatódok, ezért infrasugárzas detektálására különösen alkalmas, A kis kilépési munkánál megnő ugyan_ a termikus sötétáraim, ezt azonban — amennyiben zavar — hűtéssel csökkenteni lehet. A hűtést — ha a körülmények megengedik — úgy oldhatjuk meg, hogy az egész vákuumcsövet «megfelelő hűtőközegbe visszük. Ha erre nincs lehetőség, akkor a hűtés megoldható úgy is, hogy az alapfémmel fémes kontaktusban álló, célszerűen vörösréz-kivezetést 'készítünk, és azt a vákuumcsövön kivül hűtjük. Szabadalmi igénypontok: 1. Infradetektor-vákuumcső, ázzál jellemezve, hogy — a ihidegkatódoknál önmagában ismert — alapfémből, valamint dielektrikum és fém vékonyréteg-sitrukturálból álló fotókatód ja van, melynél az alapfém-dielektrikum pár anyaga úgy van megválasztva, hogy az elektronátlépési munka, 0,7. eV-nál kisebb, továbbá hogy a felvitt fémrétegre az alapfémlhez. képest pozitív feszültség van kapcsolva. 2. Az 1. igénypont szerinti infradetektor-vá-