Halbleiterelement und Verfahren zu dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterelement in Form einer flächigen Schicht. Im weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung und eine Verwendung des Halbleiterelementes.
Zwei übliche Halbleiter sind sehr reines Silizium und Germanium mit schwachen Spuren (Teile pro Mil- lion oder Billion) von ausgesuchten Verunreinigungen und/oder Kristallfehlern, die dazu vorhanden sind, die Halbleitereigenschaften zu verändern.
Diese Verunreinigungen bewirken entweder lose gebundene Elektronen oder Löcher. Einige der wichtigeren Halbleitermaterialien weisen Germanium, Selen, Kupferoxyd, (Cu2O) Bleisulfid, Siliziumkarbid, Bleitellurid und andere Verbindungen auf. Typische"Ralblei- teranwendungen liegen auf den Gebieten der Gleichrichter, Modulatoren, Detektoren, Thermistoren, Photozellen, Transistoren und elektrischen Schaltungen.
Wie bereits oben erwähnt, ist es ersichtlich, dass Halbleiter aus einzelnen Elementen oder aus verschiedenen, halbleitende Eigenschaften aufweisenden Verbindungen bestehen können.
Die Herstellung bekannter Halbleiter bedingt natürlich genau gesteuerte Arbeitsschritte, wie beispielsweise spezielle Schmelzverfahren beim Kristallwachstum, epitaxiale Beschichtung, komplizierte Rotierverfahren usw. Solch genau gesteuerte Verfahren erhöhen natürlich die Kosten des Endproduktes. Es besteht demnach eine ständig vorhandene Nachfrage für neue Halbleiter, welche einen grösseren Bereich wünschenswerter elektrischer Eigenschaften aufweisen und trotzdem auf einfache und wirtschaftliche Weise hergestellt werden können.
Das erfindungsgemässe Halbleiterelement ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht einen aus zwei Komponenten bestehenden glasartigen Halbleiter umfasst, dessen eine Komponente ein Metall und dessen andere Komponente ein bei Raumtemperatur im festen Zustand befindliches Nicht-Metall ist, wobei der Halbleiter einen grösseren als stöchiometrischen Prozentsatz Nicht-Metall enthält, und dass das Metall zur Gruppe, bestehend aus Kadmium, Zink, Gallium, Blei, Thallium, Neodym, Quecksilber, Kupfer, Silber, Mangan, Aluminium, Indium und Wismut und das Nicht Metall zur Gruppe, bestehend aus Seien, Bor, Arsen, Kohlenstoff, Phosphor und Schwefel gehört.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung dieses Halbleiterelementes zeichnet sich dadurch aus, dass getrennte Vorräte des Metalles und des Nicht Metalles unter Vakuum-Bedingungen gleichzeitig erhitzt werden, um Dämpfe beider Komponenten zu bilden und dass diese Dämpfe des Metalles und des Nicht-Metalles gleichzeitig auf einem kühleren Schichtträger niedergeschlagen werden, welcher auf einer Temperatur unterhalb des Kondensationspunktes sowohl des Metalles als auch des Nicht-Metalles gehalten wird, wodurch der glasartige Halbleiter in Form eines Filmes auf dem Schichtträger gebildet wird.
Diese Halbleiter-Filme können in jeder geeigneten Dicke gebildet werden. Obwohl Dicken von mehreren hundert Angström erreicht werden können, sind Filme mit einer Dicke von etwa 1000 Angström bis 200 Mikron und höher zur Verwendung als Halbleiter geeigneter.
Die Feststellung, dass der Halbleiter einen grösseren als stöchiometrischen Prozentsatz Nicht-Metall enthält, bedeutet, dass der Prozentsatz des Nicht-Metalles grösser ist als dies in einer echten oder hypothetischen Verbindung des Metalles und des Nicht-Metalles in Atom-Proportionen gemäss den üblichen Valenzen von Metall und Nicht-Metall der Fall wäre.
Diese Materialien können am besten als glasartige Halbleiter bezeichnet werden. Sie verfügen über elektrische Eigenschaften, welche von denjenigen der einzelnen Komponenten, oder von stöchiometrischen Verbindungen der Komponenten verschieden sind.
Röntgenbeugungsbilder dieser Materialien sind vom ogenannten glasartigen oder nichtkristallinen Typ.
Diese glasartigen Halbleiter können als thermodynamisch metastabil bezeichnet werden, obwohl sie einen hohen Grad an phänomenologischer Stabilität aufwei sen und ihre Struktur bei relativ hohen Temperaturen beibehalten. In einigen Fällen ist die Entglasungstemperatur dieser glasartigen Halbleiter höher als diejenige der Komponenten allein.
Die erfindungsgemässe Verwendung des Halbleiterelementes in einer elektrophotographischen Einrichtung als elektrophotographische Platte, deren photoleitender Belag aus dem glasartigen Halbleiter besteht, dessen Nicht-Metall Selen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass an den photoleitenden Belag eine elektrostatische Ladung angelegt wird, dass der aufgeladene Belag einem aktivierenden elektromagnetischen Strahlungsmuster ausgesetzt wird, um dadurch ein latentes, elektrostatisches Bild des Strahlungsmusters auf der genannten Schicht zu erzeugen.
Einzelheiten eines beispielsweisen Verfahrens werden im Laufe der im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näheren Erläuterungen von Ausführungsbeispielen ersichtlich werden.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Gerät zur Herstellung eines dünnen Filmes aus glasartigem Halbleitermaterial.
Gemäss der Zeichnung steht ein glockenartiges Gehäuse 10 auf einer Trägerplatte 11, die über Vakuumleitungen 12 und Steuerventile 13 verfügt. Widerstandsheizungen 14 und 15 werden dazu benützt, Verdampfungstiegel 16, 17 zu erhitzen, welche Verdampfungsproben 18, 19 enthalten. Ein mit einer wassergekühlten Unterlage 21 versehener Ständer 20 weist Wasserkühlmittel 22 auf. Die Trägerschicht 23, welche belegt werden soll, befindet sich auf der wassergekühlten Unterlage 21. Eine Aluminiummaske 24 ist an die Unterlage 21 angelenkt und dazu ausgebildet, die Trägerschicht 23 wirksam abzudecken bis die Verdampfungsproben 18, 19 auf die notwendige Temperatur erhitzt sind.
Das Metall und Nicht-Metall befinden sich jedes in einem separaten inerten Tiegel, beispielsweise aus Quarz oder Pyrex . Zur Steuerung der Verdampfung der Komponenten ist es erwünscht, die Temperatur dieser Komponenten zwischen ihrem Schmelzpunkt und dem Siedepunkt zu halten. Zur Bildung eines amorphen Kadmium-Selen Filmes, der etwa 20 O/o Kad, mium und 80 O/o Selen enthält, wird eine Selentemperatur von etwa 2170 C und eine Kadmiumtemperatur von etwa 3220 C verwendet. Um den Selengehalt im Film zu erhöhen, müsste die Selentemperatur erhöht und/oder die Kadmiumtemperatur verringert werden.
Um den Kadmiumgehalt im Film zu erhöhen, würden die obigen Temperaturänderungen im umgekehrten Sinne notwendig sein. Wo eine sehr langsame Verdampfung erwünscht ist, kann die Verdampfungstemperatur einer oder beider Komponenten auf einer, tiefer als der Schmelzpunkt liegenden Temperatur gehalten werden.
Die Vakuumkammer wird auf einem Vakuum von etwa 2X10-5 bis 2X10-8 Torr gehalten, ohl Vacua oberhalb und unterhalb dieses Bereiches ebenfalls zufriedenstellend verwendet werden können. Unter den oben genannten Bedingungen wird eine Filmdicke von etwa 5-30 Mikron erreicht, wenn die Verdampfung für eine Zeitspanne von etwa 1-3 Stunden bei einem Vakuum von etwa 2X10-5 Torr durchgeführt wird. Es ist ersichtlich, dass die Menge einer bestimmten Komponente im glasartigen Film primär von der bei einem gegebenen Druck temperaturabhängigen Verdampfungsmenge des Metalles oder Nicht-Metalles abhängig ist. Es muss bemerkt werden, dass der glasartige Film auch unter Nicht-Vakuum-Bedingungen gebildet werden kann, beispielsweise durch Dampftransport oder durch Zerstäuben.
Die glasartigen Halbleiterfilme können auf jeder geeigneten Trägerschicht gebildet werden, unabhängig davon, ob diese leitend oder nichtleitend ist. Typische leitende Trägerschichten sind Messing, Aluminium, rostfreier Stahl, leitend belegtes Glas, Kunststoff usw.
Typische nichtleitende Trägrschichten sind Quarz, Pyrex , Glimmer, Polyäthylen usw.
Halbleiterverbindungen sind grundsätzlich aus Kombinationen eines Metalles mit einem Nicht-Metall zusammengesetzt. Beim Festlegen der Trennungslinie zwischen Metallen und Nicht-Metallen dient die diagonal durch das periodische System gezogene Linie, bekannt als Zintl Grenze, dazu, die Metalle von den Nicht-Metallen zu unterscheiden.
Ausführungsgemäss wird mindestens ein Element von jeder Seite dieser Linie genommen, wobei die verdampften Materialien sich dadurch auszeichnen, dass ihre Mengen nicht-stöchiometrisch sind. Obwohl kristallin verbundene Halbleiter kleine Abweichungen von der Stöchiometrie aufweisen können, werden die glasartigen Materialien hier praktisch unter Vernachlässigung der Stöchiometrie hergestellt. Bei den vorliegenden glasartigen Materialien sind grosse Abweichungen von der Stöchiometrie der Normalzustand.
Die Strukturen dieser Materialien befinden sich im glasartigen Zustand. Röntgenbeugungsbilder sind vom sogenannten glasartigen oder nicht-kristallinen Typ.
Diese Verbindungen können nicht normal wie Glas hergestellt werden (vom Schmelzfluss abgekühlt). Beispielsweise konnten bei den in der Veröffentlichung The Structure of Glass Band 2, Seite 410, Consul tant's Bureau, New York (1960), beschriebenen Versuchen kein Glas erzeugt werden, wenn entweder Kupfer, Silber, Gold, Zink, Kadmium, Quecksilber, Gallium, Indium, Thallium, Germanium, Zinn oder Blei zusammen mit Seien, Schwefel oder Arsen auf 9000 C erhitzt und nachher niedergeschlagen wurde.
Bezüglich der elektrischen Eigenschaften können die vorliegenden Materialschichten am Besten als Halbleiter bezeichnet werden, was bedeutet, dass sie ein durch eine verbotene Energiezone getrenntes Valenzband und ein Leitungsband aufweisen. Sie verfügen über elektronische Eigenschaften, die von denjenigen der Komponenten, allein oder in einem stöchiometrischen Zustand verbunden, verschieden sind. Obwohl sie eigentlich als thermodynamisch metastabil bezeichnet werden können, besitzen sie einen hohen Grad an phänomenologischer Stabilität und behalten ihre Struktur bis ziemlich über die Zimmertemperatur hinaus. Ihre Entglasungstemperatur war in einigen Fällen höher als diejenige der einzelnen Komponenten.
Diese glasartigen Materialschichten können nur durch Niederschlagen aus dem Dampfzustand hergestellt werden und nicht durch irgendeines der Schmelzverfahren. In Wirklichkeit sind viele der Materialien im flüssigen Zustand unmischbar und zwar bis weit über den Siedepunkt einer der Komponenten hinaus.
Bei einer typischen Ausführungsform dieser Erfindung bilden das Nichtmetall Selen und eine Gruppe von Metallen, bestehend aus Kadmium, Zink, Gallium, Blei, Thallium, Indium und Wismut eine Gruppe glasartiger Halbleiter, deren Anwendungsgebiet insbesondere auf dem Gebiet der Xerographie liegt. Diese Verbindungen weisen eine photoleitende, spektrale Empfindlichkeit auf, die in Wellenlängen vom sichtbaren Bereich bis und im Infrarotbereich liegt. Die genannten Metalle in Verbindung mit Selen bilden glasartige Halbleiter, welche eine elektrostatische Ladung aufnehmen können und beim Aussetzen an Licht ein elektrotatisch latentes Bild bilden, das auf bekannte xerographische Art entwickelt werden kann, beispielsweise nach USA Patent 2 297 691 und anderen ähnlichen Patenten auf diesem Gebiet.
Das durch gemeinsame Verdampfung von Wismut und Selen erhaltene Material ist auf infrarote Strahlung empfindlich und kann somit in einer xerographischen Einrichtung verwendet werden, welche Strahlung ausserhalb des sichtbaren Spektrums benützt. Zusätzlich kann Wismut mit Selen bei anderen als xerographischen Einrichtungen verwendet werden, beispielsweise in einem Infrarot-Photodetektor, in Vidikons, Lichtverstärkerplatten, elektroluminiszierendem Material und anderen elektro-optischen Vorrichtungen.
Bei Verwendung auf xerographischem Gebiet werden die genannten Materialien auf eine geeignete leitende Trägerschicht aufgedampft, beispielsweise auf Messing, Aluminium, rostfreien Stahl, leitend beschichtetes Glas oder Kunststoff usw. Der so gebildeten xerographischen Platte wird dann eine einheitliche elektrostatische Ladung zugeführt und zwar mittels einer Sprühentladungsvorrichtung, um die gesamte Oberfläche empfindlich zu machen. Die Platte wird dann einem Bild aus aktivierender elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt, beispielsweise Licht, welche dann selektiv die Ladung in den beleuchteten Gebieten der photo elektrischen Schicht verbraucht und somit in den nicht beleuchteten Gebieten ein latentes elektrostatisches Bild hinterlässt.
Dieses Bild kann entwickelt und auf ein anderes Material übertragen werden, wobei die Entwicklung durch Aufbringung fein zerteilter elektroskopischer Markierpartikel auf die photoelektrische Schicht erfolgt, um das Bild sichtbar zu machen Es kann jedoch irgend eine geeignete Methode verwendet werden, um ein elektrostatisches Bild zu bewirken.
Typische Alternativverfahren sind solche, welche eine Spitzenmatrize als Druckknopf verwenden oder Spitzenrohre usw.
Bei einer anderen Ausführungsform ist es möglich, den Grad der vorhandenen Ordnung zu steuern. Unter gewissen Bedingungen kann eine zweite kristalline Phase erreicht werden, welche in der glasartigen, nichtkristallinen Trägermasse verteilt ist. Dies kann erreicht werden durch (1) Steuerung des relativen Anteils der zwei verdampfenden Arten, (2) Steuerung der Trägerschichttemperatur oder (3) durch anschliessende Wärmebehandlung. Solche Zweiphasen-Verteilungen sind auch insofern einmalig, als die Mischung in atomaren Zustand erfolgt, weil aus dem Dampfzustand heraus abgelagert wird. Ausgeschiedene zweite Phasen in Oxydgläsern sind bekannt, beispielsweise Pyroceram und photochromisches Glas. Dies sind aber gewöhnliche Oxydgläser und können aus dem Schmelzfluss zubereitet werden.
Die zweite kristalline Phase in der glasartigen, nicht-kristallinen Trägermasse, wie oben unter (1) erläutert, lediglich durch Erhöhen der Temperatur einer der verdampfenden Komponenten auf einen, bezüglich der anderen Komponente, höheren Wert erhalten werden, beispielsweise beim Bilden eines Kadmium-Selen Filmes durch Halten des Selens auf einer Abdampftemperatur - von 2170 C und Erhöhen der Abdampftemperatur des Kadmiums auf 3750 C ausgehend von der normalen Abdampftemperatur bei etwa 3220 C.
Durch diese Erhöhung der Abdampftemperatur resultieren anteilmässig etwa 30 /o der kristallinen Phase, welche in einer glas artigen Trägermasse aus Kadmium und Selen verteilt ist.
Die Verwendung, bei welchen solche glasartige Halbleiter in Frage kommen, sind so verschieden wie die Verwendung von Halbleitern im allgemeinen. Diese Verwendungen schliessen photoelektrische Elemente, Leuchtstoffmaterialien, elektroluminiszierende Materialien, Schaltvorrichtungen, Supraleiter, thermoelektrische Materialien, ferroelektrische Materialien, magnetische Materialien, photoempfindliche Materialien und viele andere mit ein.
Bei den folgenden Ausführungsbeispielen des Verfahrens nach der Erfindung sind die Teile und Prozentsätze auf das Gesamtgewicht bezogen, sofern nichts anderes erwähnt ist.
Beispiel I
Ein 7 Mikron dicker, auf einer NESA Platte etwa 200/0 Kadmium und 800/0 Selen enthaltender Film wird durch Einbringen von je 10 g Proben aus Kadmium und Selenkügelchen in getrennten Quarztiegeln hergestellt. Die Quarztiegel werden in eine Vakuumkammer gebracht, welche auf ein Vakuum von etwa 2 X 10-5 Torr gesetzt wird. Eine Trägerschicht aus NESA Glas wird auf einer wassergekühlten, etwa 30 cm oberhalb des Quarztiegels plazierten Unterlage die auf etwa 540 C gehalten wird, angebracht. Das NESA Glas wird mit einer dünnen Aluminiumplatte abgedeckt, die von der NESA Fläche entfernt wird, sobald Kadmium- und Selentiegel ihre Abdampftemperaturen erreichen.
Das Kadmium und das Selen schlagen sich dann auf der NESA Trägerschicht nieder, und zwar bei Halten der Kadmiumtiegeltemperatur auf etwa 3220 C und der Selentiegeltemperatur auf etwa 2170 C mittels Widerstandsheizungselementen. Diese Zustände werden für etwa 2 t/2 Stunden aufrecht erhalten, nach welcher Zeit das Aufdampfen abgeschlossen ist. Die Vakuumkammer wird auf Zimmertemperatur abgekühlt, dann wird das Vakuum aufgehoben und die filmbeschichtete NESA -Platte aus der Vakuumkammer entfernt. Bei Untersuchungen mittels Röntgenstrahlenbeugung wird kein Kristallisationsgrad auf dem Film angezeigt. Wenn auf photodurchlässige spektrale Ansprechbarkeit getestet wird, kann man feststellen, dass die Photodurchlässigkeitsflanke etwa 900 Angström in Richtung gegen die längeren Wellenlängen ausgedehnt werden.
Es dürfte ebenfalls von Interesse sein, dass die Entglasungstemperatur, gemessen durch differentielle thermische Analyse, etwa 20 /o höher liegt als diejenige des reinen Selens.
Beispiel II
Die glasartige, Kadmium-Selen beschichtete, nach Beispiel 1 gebildete Platte, wird dann auf folgende xerographische Art benützt: Die Platte wird mittels Sprühentladung aufgeladen und zwar auf ein positives Potential von etwa 300V, und dann bei einem Abstand von etwa 40 cm für etwa 2 Sekunden einer 100 W Wolframlichtquelle ausgesetzt, um ein latentes elektrostatisches Bild auf der Fläche der Platte zu bilden. Das latente Bild wird dann durch Versprühen eines elektroskopischen Markiermaterials über die das Bild enthaltende Fläche entwickelt. Das Bild wird dann auf ein Blatt Papier übertragen und hitzebehandelt um es haltbar zu machen. Auf diese Art werden gute Kopien des Originals erhalten.
Beispiel III
Ein Film aus glasartigem Kadmium und Selen mit etwa 40 O/o einer kristallinen Phase, die im ganzen Film verteilt ist, wird auf eine NESA -Trägerschicht aufgebracht, und zwar nach dem in Beispiel I vorausgesetzten Verfahren, wobei die Temperatur des Kadmiumtiegels auf etwa 3750 C erhöht wird.
Beispiel 1V
Ein Film aus glasartigem Kadmium und Selen, mit etwa 30 O/o einer kristallinen Phase, die im ganzen Film verteilt ist, wird auf einer NESA -Trägerschicht nach Beispiel I hergestellt, wobei die Temperatur der Trägerschicht auf etwa 1400 C erhöht wird.
Beispiel V
Ein Film, der eine Trägermasse aus glasartigem Kadmium und Selen aufweist, mit etwa 30 O/o einer kristallinen Phase über die ganze Trägermasse verteilt, wird auf eine NESA -Trägerschicht nach Beispiel I aufgebracht, wobei anschliessend an diese Behandlung der Film und die Trägerschicht auf eine Temperatur von etwa 1200 C für eine Zeitdauer von-etwa 5 Minuten erhitzt werden.
Beispiel Vl
Ein 19 Mikron dicker Film der etwa 5 o/o Blei und 95 /o Selen enthält wird auf einer NESA -Trägerschicht nach dem Verfahren in Beispiel I hergestellt Während der Verdampfung wird der Bleitiegel auf einer Temperatur von etwa 8030 C und der Selenffegel auf einer Temperatur von etwa 217 -C gehalten. Die Verdampfung ist nach etwa 2 Stunden abgeschlossen.
Der Röntgenstrahlenbeugungstest enthüllt eine glasartige Struktur ohne Anzeichen eines Kristallisationsgrades. Die Absorptionskante dieses Materials tritt bei etwa 1,1 Mikron auf. Eine Spitze der Photoempfindlichkeit wird bei etwa 7000 Angström erreicht, abgesehen davon, dass bei 8000 Angström die-Photoempfindlichkeit immer noch etwa t/s des Spitzenwertes beträgt.
Eine regelmässige Photoleitfähigkeit kann bis zur Absorptionskante hin (etwa 1,2 Mikron) festgestellt werden. Die Absorptionskante und die Photoleitkante befinden sich weit entfernt von den entsprechenden Kanten von PbSe oder Seien. Auch weist das glasartige Blei-Selen-Material eine Leitfähigkeit auf, die zwischen derjenigen von Selen und PbSe liegt. Demnach sind die elektronischen Eigenschaften des glasartigen Materials von den Eigenschaften der Komponenten oder kristalliner Kombination der Komponenten stark verschieden.
Beispiel VII
Die Platte nach Beispiel VI wird dann aufgeladen, belichtet und auf xerographische Art nach Beispiel VI entwickelt, um eine lesbare Kopie des Originalbildes zu erzeugen.
Beispiel Vlll
Ein 24 Mikron Film, der etwa 8 O/o Zink und 92 O/o Selen auf einer Aluminium-Trägerschicht enthält, wird nach -dem -Verfahren -in -Beispiel 1 hergestellt. Während der Verdampfung ier ;KDmpenenten wird der Zinktiegel auf einer Temperatur von etwa 411"C und der Selentiegel auf einer Temperatur von etwa 2170 C gehalten.
Dieser Film zeigt, wenn er mittels Röntgenstrahlenbeugung getestet wird, eine nichtkristalline Struktur und we er auf photoleitende Spektral Ansprechbarkeit getestet wird, weist er eine Photoleitfähigkeitskante auf, die im Vergleich zu glasartigem Selen etwa 700 Angström weiter gegen die längeren Wellenlängen hinreicht. Die fundamentale Absorp tionskante von kristallinem ZnSe tritt bei 4700 Angström auf und trägt somit zur erweiterten Spektral Ansprechbarkeit nichts bei.
Beispiel IX
Die Platte nach Beispiel VIII wird dann geladen, belichtet und auf xerographische Art nach Beispiel II entwickelt, um eine lesbare Kopie eines Originalbildes zu erzeugen.
Beispiel X
Ein Film, der etwa 25 o/o Kadmium und 75 O/o Selen enthält, wird nach dem Verfahren in Beispiel I hergestellt. Während der Verdampfung wird der Kadmiumtiegel auf einer Temperatur von 3560 C und der Selen tiegel auf einer Temperatur von 2170 C gehalten. Der Röntgenstrahlenbeugungstest ergibt eine glasartige Struktur.
Beispiel XI
Ein Film, der etwa 10 O/o Zn und 90 /o Selen enthält, wird nach dem Verfahren in Beispiel I hergestellt.
Der Zinktiegel wird auf einer Temperatur von etwa 3850 C und der Selentiegel auf einer Temperatur von etwa 217 C gehalten. Beim Röntgenstrahlenbeugungstest wird keine kristalline Struktur angezeigt.
Beispiel XII
Ein Film der etwa 20 O/o Wismut und 80 ovo Selen enthält, wird nach dem Verfahren in Beispiel I hergestellt. Der Wismuttiegel wird auf einer Temperatur von etwa 7510 C und der Selentiegel auf einer Temperatur von etwa 217 C gehalten. Der resultierende glasartige Film wird dann als xerographischer Infrarot-Photoempfänger verwendet, indem die Platte aufgeladen, belichtet und nach Beispiel II entwickelt wird. Gute Bilder werden unter Verwendung von Filtern erhalten, die alles sichtbare Licht ausfiltern und nur Wellenlängen grösser als 8200 Angström durchlassen.
Es wurden noch eine Anzahl anderer solcher Selen-Wismut-Filme zubereitet. Die Filme sind etwa 10-30 dick und umfassen einen Zusammensetzungsbereich bis zu 30 o/o Wismut. Ihr glasartiger Aufbau wurde durch Röntgenstrahlen- und Elektronenbeugung festgestellt. Die meisten elektro-optischen Messungen wurden an Schichten durchgeführt und zwar unter Verwendung von goldenen und transparenten NESA Elektroden. Die Dunkelleitfähigkeit (3000 K) lag für die untersuchten Zusammensetzungen zwischen 10-s ohm-1cm-' und 10-14 ohm-tcm-t. Eine Abweichung von nur etwa 5 O/o in der Bi-Konzentration verschob die maximale Spektralempfindlichkeit von 0,9ev nach 1,8 et.
Beispiel XIII
Ein Film, -der etwa 20 O/o Wismut und 80 O/o Phosphor enthält, -wird -nach dem Verfahren in Beispiel 1 hergestellt. Der Wismuttiegel wird auf einer Temperatur von etwa 7510 C und der Phosphortiegel auf einer Temperatur von etwa 1870 C gehalten. Der Film weist bei einem Röntgenstrahlenbeugungstest eine glasartige Struktur auf.
Beispiel XIV
Ein Film, der etwa 15 o/o Zink und 85 O/o Bor enthält, wird nach dem Verfahren in Beispiel III hergestellt. Der Zinktiegel wird auf einer Temperatur von etwa 3850 C und der Bortiegel auf einer Temperatur von etwa 21000 C gehalten, letzterer durch Verdampfen des Bors mittels einer Elektronenkanone. Bei Röntgenstrahlenbeugungstesten wird keine kristalline Struktur angezeigt.
Beispiel XV
Ein Film, der etwa 25 0/0 Kadmium und 75 0/0 Schwefel enthält wird nach dem Verfahren in Beispiel I hergestellt. Der Kadmiumtiegel wird auf einer Temperatur von etwa 3560 C und der Schwefeltiegel auf einer Temperatur von etwa 1000 C gehalten. Beim Röntgenstrahlenbeugungstest zeigt sich eine glasartige Struktur.
Beispiel XVI
Ein Film, der etwa 10 o/o Zink und 90 0/0 Schwefel enthält, wird nach dem Verfahren in Beispiel I hergestellt. Der Zinktiegel wird auf einer Temperatur von etwa 3850 C und der Schwefeltiegel auf einer Temperatur von etwa 100 C gehalten. Beim Röntgenstrahlenbeugungstest zeigt sich keine kristalline Struktur.
Hinsichtlich der Anteile des Metalles, bzw. des Nicht-Metalles, kann abschliessend generell gesagt wer den, dass der Halbleiter des vorliegend beschriebenen Halbleiterelementes zweckmässigst mindestens
0,5 Atom- /o Metall und einen grösseren als stöchiome trischen Prozentsatz Nicht-Metall enthält.
PATENTANSPRUCH 1
Halbleiterelement in Form einer flächigen Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht einen aus zwei Komponenten bestehenden glasartigen Halbleiter umfasst, dessen ein Komponente ein Metall und dessen andere Komponente ein bei Raumtemperatur im festen
Zustand befindliches Nicht-Metall ist, wobei der Halb leiter einen grösseren als stöchiometrischen Prozentsatz
Nicht-Metall enthält, und dass das Metall zur Gruppe, bestehend aus Kadmium, Zink, Gallium, Blei, Thal lium, Neodym, Quecksilber, Kupfer, Silber, Mangan,
Aluminium, Indium und Wismut und das Nicht-Metall zur Gruppe, bestehend aus Selen, Bor, Arsen, Kohlen stoff, Phosphor und Schwefel gehört.
UNTERANSPRÜCHE
1. Halbleiterelement nach Patentanspuch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Wismut und das Nicht-Metall Selen ist, wobei der Wismut-Anteil bis zu 30 Atom- /o beträgt.
2. Halbleiterelement nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Phase kristallinen Materials im als Trägermasse dienenden glasartigen Halbleiter vorhanden ist.
PATENTANSPRUCH II
Verfahren zur Herstellung des Halbleiterelementes nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass getrennte Vorräte des Metalles und des Nicht-Metalles unter Vakuum-Bedingungen gleichzeitig erhitzt werden, um Dämpfe beider Komponenten zu bilden und dass diese Dämpfe des Metalles und des Nicht-Metalles gleichzeitig auf einem kühleren Schichtträger niedergeschlagen werden, welcher auf einer Temperatur unterhalb des Kondensationspunktes sowohl des Metalles als auch des Nicht-Metalles gehalten wird, wodurch der glasartige Halbleiter in Form eines Filmes auf dem Schichtträger gebildet wird.
UNTERANSPRÜCHE
3. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtträger-Temperatur derart gewählt wird, dass sich eine auf der glas artigen Phase verteilte, zweite Phase kristallinen Materials bildet.
4. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der auf dem Schichtträger gebildete Halbleiterfilm während einer bestimmten Zeit auf eine höher als seine Entglasungstemperatur liegende Temperatur erhitzt wird, die genügt, um eine zweite Phase kristallinen Materials in einer Trägermasse aus der ersten glasartigen Phase zu bilden.
5. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkonzentration in der Dampfphase so gross gewählt wird, dass eine zweite Phase kristallinen Materials in der Trägermasse aus der glasartigen ersten Phase gebildet wird.
PATENTANSPRUCH III
Verwendung des Halbleiterelementes nach Patentanspruch I in einer elektrophotographischen Einrichtung als elektrophotographische Platte, deren photoleir tender Belag aus dem glasartigen Halbleiter besteht, dessen Nicht-Metall Selen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an den photoleitenden Belag eine elektrostatische Ladung angelegt wird, dass der aufgeladene Belag einem aktivierenden elektromagnetischen Strahlungsmuster ausgesetzt wird, um dadurch ein latentes, elektrostatisches Bild des Strahlungsmusters auf der genannten Schicht zu erzeugen.
Semiconductor element and process for its manufacture
The present invention relates to a semiconductor element in the form of a flat layer. The invention also relates to a method for manufacturing and a use of the semiconductor element.
Two common semiconductors are very pure silicon and germanium with faint traces (parts per million or trillion) of selected impurities and / or crystal defects that are present to alter the semiconductor properties.
These impurities either cause loosely bound electrons or holes. Some of the more important semiconductor materials include germanium, selenium, copper oxide, (Cu2O) lead sulfide, silicon carbide, lead telluride and other compounds. Typical "conductor applications are in the fields of rectifiers, modulators, detectors, thermistors, photocells, transistors and electrical circuits.
As mentioned above, it can be seen that semiconductors can consist of individual elements or of different compounds having semiconducting properties.
The manufacture of known semiconductors naturally requires precisely controlled work steps, such as, for example, special melting processes during crystal growth, epitaxial coating, complicated rotation processes, etc. Such precisely controlled processes naturally increase the cost of the end product. There is accordingly a constant demand for new semiconductors which have a wider range of desirable electrical properties and which can nonetheless be manufactured in a simple and economical manner.
The semiconductor element according to the invention is characterized in that the layer comprises a glass-like semiconductor consisting of two components, one component of which is a metal and the other component of which is a non-metal which is in the solid state at room temperature, the semiconductor having a greater than stoichiometric percentage of non- Contains metal, and that the metal belongs to the group consisting of cadmium, zinc, gallium, lead, thallium, neodymium, mercury, copper, silver, manganese, aluminum, indium and bismuth and the non-metal belongs to the group consisting of selenium, boron, One of these is arsenic, carbon, phosphorus and sulfur.
The inventive method for producing this semiconductor element is characterized in that separate supplies of the metal and the non-metal are heated simultaneously under vacuum conditions to form vapors of both components and that these vapors of the metal and the non-metal are simultaneously on a cooler Substrate are deposited, which is kept at a temperature below the condensation point of both the metal and the non-metal, whereby the vitreous semiconductor is formed in the form of a film on the substrate.
These semiconductor films can be formed in any suitable thickness. Although several hundred angstroms thick can be achieved, films from about 1000 angstroms to 200 microns thick and greater are more suitable for use as semiconductors.
The determination that the semiconductor contains a greater than stoichiometric percentage of non-metal means that the percentage of non-metal is greater than in a real or hypothetical combination of metal and non-metal in atomic proportions according to the usual valences of metal and non-metal would be the case.
These materials can best be described as glassy semiconductors. They have electrical properties which are different from those of the individual components or from stoichiometric compounds of the components.
X-ray diffraction patterns of these materials are of the vitreous or non-crystalline type mentioned above.
These vitreous semiconductors can be described as thermodynamically metastable, although they have a high degree of phenomenological stability and maintain their structure at relatively high temperatures. In some cases, the devitrification temperature of these vitreous semiconductors is higher than that of the components alone.
The inventive use of the semiconductor element in an electrophotographic device as an electrophotographic plate, the photoconductive coating of which consists of the vitreous semiconductor, the non-metal of which is selenium, is characterized in that an electrostatic charge is applied to the photoconductive coating, that the charged coating is an activating is exposed to electromagnetic radiation patterns to thereby produce a latent, electrostatic image of the radiation pattern on said layer.
Details of an exemplary method will become apparent in the course of the explanations of exemplary embodiments, which are explained in greater detail below with reference to the accompanying drawings.
The only figure of the drawing shows an apparatus for producing a thin film of vitreous semiconductor material.
According to the drawing, a bell-like housing 10 stands on a carrier plate 11 which has vacuum lines 12 and control valves 13. Resistance heaters 14 and 15 are used to heat evaporation crucibles 16, 17 which contain evaporation samples 18, 19. A stand 20 provided with a water-cooled base 21 has water coolant 22. The carrier layer 23, which is to be covered, is located on the water-cooled base 21. An aluminum mask 24 is hinged to the base 21 and is designed to effectively cover the carrier layer 23 until the evaporation samples 18, 19 are heated to the required temperature.
The metal and non-metal are each in a separate inert crucible, for example made of quartz or Pyrex. In order to control the evaporation of the components, it is desirable to keep the temperature of these components between their melting point and the boiling point. A selenium temperature of about 2170 ° C. and a cadmium temperature of about 3220 ° C. is used to form an amorphous cadmium-selenium film which contains about 20% cadmium and 80% selenium. In order to increase the selenium content in the film, the selenium temperature would have to be increased and / or the cadmium temperature would have to be decreased.
To increase the cadmium content in the film, the above temperature changes would be necessary in the opposite sense. Where very slow evaporation is desired, the evaporation temperature of one or both components can be kept at a temperature lower than the melting point.
The vacuum chamber is maintained at a vacuum of about 2X10-5 to 2X10-8 Torr, so vacuas above and below this range can also be used satisfactorily. Under the above conditions, a film thickness of about 5-30 microns is achieved when evaporation is carried out for a period of about 1-3 hours under a vacuum of about 2X10-5 Torr. It can be seen that the amount of a certain component in the vitreous film is primarily dependent on the amount of evaporation of the metal or non-metal, which is temperature-dependent at a given pressure. It should be noted that the vitreous film can also be formed under non-vacuum conditions, for example by vapor transport or by sputtering.
The vitreous semiconductor films can be formed on any suitable support layer, regardless of whether it is conductive or non-conductive. Typical conductive carrier layers are brass, aluminum, stainless steel, conductive glass, plastic, etc.
Typical non-conductive carrier layers are quartz, pyrex, mica, polyethylene, etc.
Semiconductor compounds are basically composed of combinations of a metal with a non-metal. In determining the dividing line between metals and non-metals, the line drawn diagonally through the periodic table, known as the Zintl boundary, is used to distinguish the metals from the non-metals.
According to the embodiment, at least one element is taken from each side of this line, the evaporated materials being distinguished by the fact that their amounts are non-stoichiometric. Although crystalline connected semiconductors can have small deviations from the stoichiometry, the vitreous materials are produced here practically neglecting the stoichiometry. In the case of the present glass-like materials, large deviations from the stoichiometry are the normal state.
The structures of these materials are in a glass-like state. X-ray diffraction patterns are of the so-called vitreous or non-crystalline type.
These connections cannot be made normally like glass (cooled by the melt flow). For example, in the experiments described in The Structure of Glass Volume 2, page 410, Consultant's Bureau, New York (1960), no glass could be produced when either copper, silver, gold, zinc, cadmium, mercury, gallium, Indium, thallium, germanium, tin or lead together with selenium, sulfur or arsenic was heated to 9000 C and then precipitated.
With regard to the electrical properties, the present material layers can best be referred to as semiconductors, which means that they have a valence band and a conduction band separated by a forbidden energy zone. They have electronic properties that are different from those of the components, alone or combined in a stoichiometric state. Although they can actually be described as thermodynamically metastable, they have a high degree of phenomenological stability and retain their structure well beyond room temperature. Their devitrification temperature was higher than that of the individual components in some cases.
These vitreous layers of material can only be produced by vapor deposition and not by any of the melting processes. In reality, many of the materials are immiscible in the liquid state, well above the boiling point of one of the components.
In a typical embodiment of this invention, the non-metal selenium and a group of metals consisting of cadmium, zinc, gallium, lead, thallium, indium and bismuth form a group of vitreous semiconductors whose field of application is in particular in the field of xerography. These compounds have a photoconductive, spectral sensitivity which is in wavelengths from the visible range to and in the infrared range. The metals mentioned in combination with selenium form vitreous semiconductors which can accept an electrostatic charge and, when exposed to light, form an electrostatic latent image which can be developed in known xerographic ways, for example according to U.S. Patent 2,297,691 and other similar patents thereon Area.
The material obtained by the joint evaporation of bismuth and selenium is sensitive to infrared radiation and can therefore be used in a xerographic device which uses radiation outside the visible spectrum. In addition, bismuth with selenium can be used in other than xerographic devices such as an infrared photodetector, vidicons, light intensifier plates, electroluminescent material, and other electro-optic devices.
When used in the xerographic field, the mentioned materials are vapor-deposited onto a suitable conductive carrier layer, for example on brass, aluminum, stainless steel, conductively coated glass or plastic, etc. A uniform electrostatic charge is then applied to the xerographic plate thus formed, namely by means of a spray discharge device, to make the entire surface sensitive. The plate is then exposed to an image of activating electromagnetic radiation, for example light, which then selectively consumes the charge in the illuminated areas of the photoelectric layer and thus leaves a latent electrostatic image in the non-illuminated areas.
This image can be developed and transferred to another material, development being carried out by applying finely divided electroscopic marking particles to the photoelectric layer to visualize the image, however, any suitable method can be used to form an electrostatic image.
Typical alternative methods are those which use a tip die as a push button or tip tubes, etc.
In another embodiment it is possible to control the degree of order present. Under certain conditions, a second crystalline phase can be achieved, which is distributed in the vitreous, non-crystalline carrier mass. This can be achieved by (1) controlling the relative proportion of the two types of vaporization, (2) controlling the substrate temperature, or (3) subsequent heat treatment. Such two-phase distributions are also unique in that the mixing occurs in the atomic state because it is deposited out of the vapor state. Separated second phases in oxide glasses are known, for example pyroceram and photochromic glass. However, these are ordinary oxide glasses and can be prepared from the melt flow.
The second crystalline phase in the vitreous, non-crystalline carrier mass, as explained above under (1), can only be obtained by increasing the temperature of one of the evaporating components to a higher value than the other component, for example when forming a cadmium selenium Film by keeping the selenium at an evaporation temperature - of 2170 C and increasing the evaporation temperature of the cadmium to 3750 C starting from the normal evaporation temperature of about 3220 C.
This increase in the evaporation temperature results in a proportion of about 30 / o of the crystalline phase, which is distributed in a glass-like carrier mass of cadmium and selenium.
The uses for which such vitreous semiconductors come into question are as varied as the uses of semiconductors in general. These uses include photoelectric elements, phosphor materials, electroluminescent materials, switching devices, superconductors, thermoelectric materials, ferroelectric materials, magnetic materials, photosensitive materials, and many others.
In the following exemplary embodiments of the method according to the invention, the parts and percentages are based on the total weight, unless otherwise stated.
Example I.
A 7 micron thick film containing about 200/0 cadmium and 800/0 selenium on a NESA plate is prepared by placing 10 g samples each of cadmium and selenium beads in separate quartz crucibles. The quartz crucibles are placed in a vacuum chamber which is set to a vacuum of approximately 2 X 10-5 Torr. A carrier layer made of NESA glass is attached to a water-cooled base which is placed about 30 cm above the quartz crucible and is kept at about 540 ° C. The NESA glass is covered with a thin aluminum plate, which is removed from the NESA surface as soon as the cadmium and selenium crucibles reach their evaporation temperatures.
The cadmium and selenium then precipitate on the NESA carrier layer, while maintaining the cadmium crucible temperature at about 3220 C and the selenium crucible temperature at about 2170 C by means of resistance heating elements. These states are maintained for about 2 t / 2 hours, after which time the vapor deposition is complete. The vacuum chamber is cooled to room temperature, then the vacuum is released and the film-coated NESA® panel is removed from the vacuum chamber. When examining by X-ray diffraction, no degree of crystallization is indicated on the film. When testing for photo-transmissive spectral responsiveness, it can be seen that the photo-transmissive slope is stretched about 900 angstroms toward the longer wavelengths.
It should also be of interest that the devitrification temperature, measured by differential thermal analysis, is about 20% higher than that of pure selenium.
Example II
The glass-like, cadmium-selenium-coated plate formed according to Example 1 is then used in the following xerographic manner: The plate is charged by spray discharge to a positive potential of about 300V, and then at a distance of about 40 cm for about 2 Exposure to a 100 W tungsten light source for seconds to form an electrostatic latent image on the surface of the plate. The latent image is then developed by spraying an electroscopic marking material over the area containing the image. The image is then transferred to a sheet of paper and heat treated to make it durable. In this way, good copies of the original are obtained.
Example III
A film of vitreous cadmium and selenium with about 40 O / o of a crystalline phase which is distributed throughout the film is applied to a NESA carrier layer according to the procedure presupposed in Example I, the temperature of the cadmium crucible being about 3750 C is increased.
Example 1V
A film of vitreous cadmium and selenium, with about 30% of a crystalline phase distributed throughout the film, is produced on a NESA carrier layer according to Example I, the temperature of the carrier layer being increased to about 1400.degree.
Example V
A film, which has a carrier mass of vitreous cadmium and selenium, with about 30% of a crystalline phase distributed over the entire carrier mass, is applied to a NESA carrier layer according to Example I, the film and the carrier layer being subsequently applied to this treatment a temperature of about 1200 C for a period of about 5 minutes.
Example Vl
A 19 micron thick film containing about 5 per cent lead and 95 per cent selenium is produced on a NESA support layer according to the method in Example I. During the evaporation, the lead crucible is kept at a temperature of about 8030 C and the selenium level at a temperature held from around 217C. Evaporation is complete in about 2 hours.
The X-ray diffraction test reveals a glass-like structure with no evidence of any degree of crystallization. The absorption edge of this material occurs at about 1.1 microns. A photosensitivity peak is reached at about 7000 angstroms, apart from the fact that at 8000 angstroms the photosensitivity is still about t / s of the peak value.
A regular photoconductivity can be determined up to the absorption edge (about 1.2 microns). The absorption edge and the photoconductive edge are located far from the corresponding edges of PbSe or Seien. The vitreous lead-selenium material also has a conductivity which lies between that of selenium and PbSe. Accordingly, the electronic properties of the vitreous material are very different from the properties of the components or crystalline combination of the components.
Example VII
The plate of Example VI is then charged, exposed, and xerographically developed according to Example VI to produce a legible copy of the original image.
Example Vlll
A 24 micron film containing about 8 o / o zinc and 92 o / o selenium on an aluminum carrier layer is produced according to the method in Example 1. During the evaporation process, the zinc crucible is kept at a temperature of about 411 "C and the selenium crucible at a temperature of about 2170 C.
This film, when tested by X-ray diffraction, shows a noncrystalline structure and when tested for photoconductive spectral responsiveness, it has a photoconductive edge that extends about 700 angstroms further against the longer wavelengths compared to vitreous selenium. The fundamental absorption edge of crystalline ZnSe occurs at 4700 Angstroms and thus does not contribute anything to the extended spectral responsiveness.
Example IX
The plate of Example VIII is then loaded, exposed and xerographically developed according to Example II to produce a legible copy of an original image.
Example X
A film containing about 25 o / o cadmium and 75 o / o selenium is made according to the procedure in Example I. During the evaporation, the cadmium crucible is kept at a temperature of 3560 C and the selenium crucible at a temperature of 2170 C. The X-ray diffraction test gives a glass-like structure.
Example XI
A film containing about 10% Zn and 90% selenium is made by the method in Example I.
The zinc crucible is kept at a temperature of about 3850 C and the selenium crucible at a temperature of about 217 C. No crystalline structure is displayed in the X-ray diffraction test.
Example XII
A film containing about 20 o / o bismuth and 80 ovo selenium is prepared according to the procedure in Example I. The bismuth crucible is kept at a temperature of about 7510 C and the selenium crucible at a temperature of about 217 C. The resulting vitreous film is then used as an infrared xerographic photoreceptor by charging the plate, exposing it and developing it according to Example II. Good images are obtained using filters that filter out all visible light and only allow wavelengths greater than 8200 angstroms to pass.
A number of other such selenium-bismuth films have been prepared. The films are about 10-30 thick and have a compositional range up to 30 o / o bismuth. Their vitreous structure was determined by X-ray and electron diffraction. Most of the electro-optical measurements were performed on films using gold and transparent NESA electrodes. The dark conductivity (3000 K) for the investigated compositions was between 10-s ohm-1 cm- 'and 10-14 ohm-tcm-t. A deviation of only about 5% in the Bi concentration shifted the maximum spectral sensitivity from 0.9ev to 1.8 et.
Example XIII
A film containing about 20% bismuth and 80% phosphorus is produced by the method in Example 1. The bismuth crucible is kept at a temperature of about 7510 C and the phosphor crucible at a temperature of about 1870 C. The film has a glass-like structure in an X-ray diffraction test.
Example XIV
A film containing about 15 o / o zinc and 85 o / o boron is prepared according to the procedure in Example III. The zinc crucible is kept at a temperature of about 3850 C and the boron crucible at a temperature of about 21000 C, the latter by evaporating the boron using an electron gun. No crystalline structure is displayed in X-ray diffraction tests.
Example XV
A film containing about 25% cadmium and 75% sulfur is made by the procedure in Example I. The cadmium crucible is kept at a temperature of about 3560 C and the sulfur crucible at a temperature of about 1000 C. The X-ray diffraction test reveals a glass-like structure.
Example XVI
A film containing about 10% zinc and 90% sulfur is prepared using the procedure in Example I. The zinc crucible is kept at a temperature of about 3850 C and the sulfur crucible at a temperature of about 100 C. No crystalline structure was found in the X-ray diffraction test.
With regard to the proportions of metal or non-metal, it can be said in general that the semiconductor of the semiconductor element described here is at least as practical as possible
0.5 atom / o of metal and a greater than stoichiometric percentage of non-metal.
PATENT CLAIM 1
Semiconductor element in the form of a flat layer, characterized in that the layer comprises a glass-like semiconductor consisting of two components, one component of which is a metal and the other component of which is solid at room temperature
State is non-metal, with the semiconductor a greater than stoichiometric percentage
Contains non-metal, and that the metal belongs to the group consisting of cadmium, zinc, gallium, lead, thal lium, neodymium, mercury, copper, silver, manganese,
Aluminum, indium and bismuth and the non-metal belongs to the group consisting of selenium, boron, arsenic, carbon, phosphorus and sulfur.
SUBCLAIMS
1. Semiconductor element according to patent claim I, characterized in that the metal is bismuth and the non-metal is selenium, the bismuth content being up to 30 atom / o.
2. Semiconductor element according to claim I or dependent claim 1, characterized in that a second phase of crystalline material is present in the glass-like semiconductor serving as the carrier mass.
PATENT CLAIM II
Process for the production of the semiconductor element according to claim 1, characterized in that separate stocks of the metal and the non-metal are heated simultaneously under vacuum conditions in order to form vapors of both components and that these vapors of the metal and the non-metal simultaneously on one cooler substrate, which is kept at a temperature below the condensation point of both the metal and the non-metal, whereby the vitreous semiconductor is formed in the form of a film on the substrate.
SUBCLAIMS
3. The method according to claim II, characterized in that the layer support temperature is selected such that a second phase of crystalline material distributed over the glass-like phase forms.
4. The method according to claim II, characterized in that the semiconductor film formed on the substrate is heated for a certain time to a temperature higher than its devitrification temperature, which is sufficient to produce a second phase of crystalline material in a carrier material from the first vitreous phase form.
5. The method according to claim II, characterized in that the metal concentration in the vapor phase is selected so large that a second phase of crystalline material is formed in the carrier mass from the vitreous first phase.
PATENT CLAIM III
Use of the semiconductor element according to claim I in an electrophotographic device as an electrophotographic plate, whose photoleir tender coating consists of the vitreous semiconductor, the non-metal of which is selenium, characterized in that an electrostatic charge is applied to the photoconductive coating, that the charged coating is a activating electromagnetic radiation pattern, thereby producing a latent, electrostatic image of the radiation pattern on said layer.