DE102012005082A1 - Halbleiter enger Bandlücke mit sehr niedriger Austrittsarbeit - Google Patents
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Abstract
Es werden Halbleiter beansprucht, die sowohl enge Bandlücken von unterhalb einem Elektronenvolt wie auch niedrige Austrittsarbeiten von unterhalb zwei Elektronenvolt aufweisen. Derartige Halbleiter sind die Monoselenide, Monotelluride und vorzugsweise die Monosulfide von Seltenerdmetallen, in deren Kristallgitter 1 bis 40 Atomprozent der Seltenerdmetallionen durch Strontium- oder vorzugsweise Bariumionen ersetzt sind. Einsatzgebiete sind thermionische Konverter, „Hot carrier solar cells”, Leuchtdioden oder Flachbildschirme. Energiereiche Elektronen treffen jenseits des Vakuumniveaus nicht auf Elektronenbahnfunktionen und werden so beim Durchtunneln dünner Schichten kaum behindert, wodurch sie ihre Energie im Wesentlichen nicht verlieren.
Description
- Halbleiter sind durch eine Reihe wichtiger Eigenschaften gekennzeichnet. Die wichtigste ist neben der Art des Halbleiters, direkt oder indirekt und dem Leitungstyp, N-Halbleiter oder P-Halbleiter, die Bandlücke zwischen dem Valenzband und dem Leitfähigkeitsband. Danach unterscheidet man Halbleiter mit enger Bandlücke bis zu 2 Elektronenvolt (eV) und solchen mit Bandlücken größer als 2 eV. Eine weitere wichtige Eigenschaft ist die Austrittsarbeit (work function), welche die Energie angibt, die notwendig ist, Elektronen aus dem Halbleiter in das Vakuumniveau zu überführen. Die folgende Tabelle zeigt diese Eigenschaften einiger Halbleiter.
Halbleiter Austrittsarbeit Bandlücke n-dotiert (eV) (eV) InSb 4,4 0,17 PbTe 4,3 0,3 InAs 4,9 0,36 Ge 4,9 0,76 Si 5 1,1 ZnTe 5,4 2,25 SiC 4,6–4,8 2,6–3,4 GaN 4,1–4,3 3,4 Diamant, undotiert 4,2 5,5 Diamant, n-dotiert 0,9–1,9 5,5 AlN 3,7 6,2 - Danach existieren Halbleiter für praktisch beliebige Bandlücken. Jedoch ist bisher kein Halbleiter bekannt, welcher enge Bandlücken mit niedrigen Austrittsarbeiten vereint. Halbleiter mit engen Bandlücken bei niedriger Austrittsarbeit wären jedoch für eine Reihe technischer Anwendungen sehr wertvoll.
- So muss die Kollektorelektrode von thermionischen Konvertern, welche Wärmedifferenzen direkt in elektrische Energie umsetzen, eine möglichst niedrige Austrittsarbeit aufweisen.
- Der Wirkungsgrad eines thermionischen Konverters ist proportional der Differenz der Austrittsarbeiten von Emitter und Kollektor, wobei die Austrittsarbeit des Emitters aufgrund seiner notwendigen hohen Arbeitstemperatur die größere ist. Nach dem Stand der Technik setzt man als Kollektor Wolfram oder Molybdän ein, auf dessen Oberfläche Cäsium aus einer Gasphase adsorbiert wird. Eine derartige Elektrode ist wegen des aufrecht zu erhaltenden Partialgasdrucks von Cäsium nur aufwändig stabil zu betreiben. Außerdem benötigt man zwischen dem Emitter und dem Kollektor ein Vakuum oder einen mit einem Edelgas gefüllten sehr geringen Abstand. Soll dagegen ein thermionischer Konverter als Festkörperanordnung betrieben werden, so ist als Kollektor ein Halbleiter notwendig, der die notwendige geringe Austrittsarbeit aufweist. Nur so kann eine Diodenfunktion zwischen einem metallischen Emitter und dem Kollektor aufgebaut werden. Insbesondere würde der Schottky-Kontakt zwischen einem n-leitenden Kollektor sehr niedriger Austrittsarbeit und einem metallischen Ableiter den Übertritt von Elektronen in den eigentlichen Stromkreis sehr erleichtern und damit zu einem erhöhten Wirkungsgrad beitragen.
- Ein weiteres Einsatzgebiet für Halbleiter mit enger Bandlücke und niedriger Austrittsarbeit sind die so genannten „Hot carrier solar cells”, photovoltaische Solarzellen, mit denen „heiße” Elektronen genutzt werden sollen. Photovoltaikzellen nach dem Stand der Technik bestehen aus zwei aneinander kontaktierten Halbleitern gegenteiliger Dotierung. Wie bei jedem Kontakt zwischen einem p-leitenden und einem n-leitenden Halbleiter treten vom N-Halbleiter Elektronen in den P-Halbleiter über und Löcher vom P-Halbleiter in den N-Halbleiter, wobei sich die Ladungen jeweils kompensieren. Insgesamt bildet sich in der Grenzfläche eine Zone aus, die an Ladungsträgern verarmt ist. Der N-Halbleiter lädt sich positiv auf, der P-Halbleiter negativ. Durch das sich aufbauende elektrische Feld wird der Ladungsfluss gehemmt, der Fluss der Elektronen in den P-Halbleiter und der Löcher in den N-Halbleiter kommt infolge der anliegenden Feldrichtung zum Stillstand. Je größer die Ladungsträgerkonzentrationen sind, desto schneller wird dieser Gleichgewichtszustand erreicht, desto dünner ist die Verarmungszone. Bei Lichteinfall bilden einfallende Photonen unter Energieabgabe dort und in tieferen Schichten des Halbleiters Elektron-Lochpaare. Photonen, deren Energieinhalt größer ist als er der Bandlücke entspricht, bewirken innerhalb von etwa 10–14 Sekunden die Bildung der Elektron-Loch-Paare.
- Die Ladungsträgerpaare werden durch das bestehende elektrische Feld an der Grenzfläche zwischen n-leitendem und p-leitendem Halbleiter getrennt. Elektronen gehen in das Donor-Niveau des N-Halbleiters, Löcher besetzen das Akzeptor-Niveau des P-Halbleiters. Die Elektronen wandern durch den N-Halbleiter, in einen geeigneten Ableiter und von dort durch den äußeren Stromkreis. Sie rekombinieren im Valenzband des P-Halbleiters (innerer Photoeffekt).
- Nach dem Stand der Technik werden Kupferindiumdiselenid, bei dem Indium teilweise durch Gallium und Selen teilweise durch Schwefel ersetzt werden kann, Cadmiumtellurid und vor allem Silizium als Halbleiter eingesetzt. Silizium weist eine Bandlücke von etwa 1,1 Elektronenvolt (eV) auf, die anderen Halbleiter teilweise etwas höhere Bandlücken. Einfallende Photonen mit Energien kleiner als die Bandlücke können kein Anheben der Ladungsträger vom Valenzband ins Leitungsband bewirken. Allerdings kann jene Energie, welche die Höhe der Bandlücke übersteigt, nicht genutzt werden. Ladungsträger mit höherer Energie verlieren innerhalb von etwa 10–12 Sekunden durch Stöße mit den Atomen des Kristallgitters ihre erhöhte Energie bevor diese die Ladungsträger-Niveaus erreichen und ihre Überschussenergie nutzbar ist; sie werden „thermalisiert”.
- Ihre gegenüber der Bandlücke erhöhte Energie geht als Erwärmung des Kristallgitters verloren. Dieses Verhalten ist allgemein als ,Shockley-Queisser-Limit' bekannt. Danach ist der theoretische Wirkungsgrad bei Bandlücken von 0,8 bis 1,5 eV auf Werte zwischen 30 und 33% begrenzt. Zusätzliche Effekte, wie unerwünschte Rekombinationen von Ladungsträgern, vermindern den Wirkungsgrad in der Praxis weiter auf Werte um 15% bei kommerziellen Photovoltaikzellen auf der Basis von kristallinem Silizium.
- Die Nutzung der Energie der „heißen” Ladungsträger ist ein Ziel gegenwärtiger Entwicklung von Photovoltaikzellen höheren Wirkungsgrades. Experimentell nachweisbare Erfolge sind jedoch bisher nicht bekannt geworden. Einen guten Überblick gibt die Patentanmeldung
WO 2011/000055 - Durch einen leichten Austritt in das Vakuumniveau würde dem Übergang der energiereichen Elektronen kein besonderer Widerstand entgegengesetzt, sie könnten das Material durchtunneln. Die Wahrscheinlichkeit der Thermalisierung würde reduziert. Vorzuziehen wären Verbindungshalbleiter aus einer schweren und einer leichten Komponente. In diesem Fall ist zusätzlich mit einer geringeren Thermalisierung der Elektronen an den Phononen, den Gitterschwingungen, zu rechnen (
WO 2011/000055 - Weitere Anwendungen von Halbleitern mit enger Bandlücke und niedriger Austrittsarbeit sind Emitter in Photodetektoren, Elektroden von Flachbildschirmen oder Elektroden von Leuchtdioden.
- Es war deshalb Aufgabe der Erfindung, Halbleiter zu finden, welche bei enger Badlücke von unterhalb 1 eV eine möglichst niedrige Austrittsarbeit unterhalb von 2 eV aufweisen. Es sollte auch auf die Verwendung toxischer Elemente wie Cadmium, Quecksilber, Thallium, Phosphor oder Arsen in der Form von Phosphid oder Arsenid verzichtet werden.
- Diese Aufgabe wird gelöst, indem in Monosulfiden, Monoseleniden oder Monotelluriden der Seltenerdmetalle oder Mischsystemen aus diesen die Seltenerdmetallionen teilweise durch Strontium- und/oder Bariumionen ersetzt werden, womit Verbindungen der Form
SE(1-x)(Sr, Ba)xSaSebTec - SE sind zweiwertige Seltenerdmetallionen, wobei die häufiger vorkommenden und kostengünstigeren Seltenerdmetalle wie Lanthan, Cer, Samarium oder Neodym bevorzugt werden. Aber auch Mischungen von Seltenerdelementen in der Form des kostengünstigen „Mischmetalls” können eingesetzt werden. Es kann auch Yttrium eingesetzt werden. Obwohl Yttrium nicht zu den Seltenerdelementen zählt, verhält es sich bezüglich seiner physikalischen Eigenschaften sehr ähnlich. Die Seltenerdmetallionen werden teilweise durch Strontiumionen oder Bariumionen oder eine Mischung davon ersetzt. Bevorzugt werden Bariumionen eingesetzt.
- Als Anion wird aus später erläuterten Gründen bevorzugt Schwefel eingesetzt, so dass bevorzugte Halbleiter nach der Erfindung die Form
SE(1-x)BaxS - Die erfinderische Lösung der Aufgabe wird im Folgenden detailliert erläutert:
Es ist bekannt, dass die thermodynamisch sehr stabilen Monosulfide von Seltenerdelementen besonders niedrige Austrittsarbeiten aufweisen. So werden an NdS 1,36 eV, an CeS 1,05 eV oder an LaS 1,14 eV gemessen (PhD Thesis Yamini Modukuru, Univ. of Cincinnati, Electrical Engineering, 2003; Electrochemical Society Proceedings, Volume 2002 – 18, „Cold Cathodes", Seiten 365 bis 371, ISBN 1-56677-342-3). Eine anwendungsorientierte Darstellung gibt die PatentschriftDE 10 2012 003 467 , ”Photovoltaische Solarzellen auf der Basis von Emittern sehr niedriger Austrittsarbeit, einer Tunnel-Schicht und einem Kollektor mit negativer Elektronenaffinität zur Nutzung heißer Elektronen.” - Die Seltenerdmonosulfide befinden sich bezüglich ihren elektronischen Eigenschaften am Übergang von Halbleitern zu Semimetallen. Das unterste Niveau des Leitungsbands liegt nur geringfügig oberhalb des obersten Niveaus des Valenzbands, oder es überlappt geringfügig mit dem obersten Niveau des Leitungsbands. Die elektrischen Widerstände liegen erfreulich niedrig im Bereich von 20 bis 200 Mikroohm mal Zentimeter. Nachteilig ist jedoch, dass, bedingt durch die elektronische Struktur der Seltenerdmonosulfide, diese im Wesentlichen keine Halbleiter sind und so keine Halbleiterkontakte mit metallischen Kontakten erhalten werden. Dies gilt umso mehr für die Seltenerdmonoselenide und Seltenerdmonotelluride, deren elektronisches Verhalten aufgrund der höheren Polarisierbarkeit von Selen und Tellur noch metallischer ist.
- Den metallischen Charakter in einen halbleitenden Charakter zu überführen, gelingt durch den teilweisen Ersatz von Seltenerdelementionen durch Strontium- oder Bariumionen. Die zugrunde liegenden Erdalkalisulfide weisen die folgenden Eigenschaften auf:
Energielücke (eV) Austrittsarbeit (eV) Schmelztemperatur (°C) SrS 4,3 3,1 > 2.000 BaS 3,81)–4 2,11) 2.277 - Die Austrittsarbeit für Strontiumsulfid lässt sich aus der Austrittsarbeit des gemischten Monosulfids Ba0,5Sr0,5S mit 2,6 eV (J. Appl. Phys. 23, 1145 (1952)) berechnen, wenn man die atomaren Beiträge als linear annimmt. Man erhält damit für SrS als Austrittsarbeit 3,1 eV.
- Eine wichtige Rolle beim teilweisen Ersatz der Seltenerdionen spielen die Ionenradien:
Radien der zweiwertigen Seltenerdmetallionen: 0,13–0,15 Nanometer Sr2+: 0,12–0,13 Nanometer Ba2+: 0,13–0,15 Nanometer - Die aufgeführten Werte zeigen, dass besonders Bariumionen die zweiwertigen Seltenerdmetallionen ersetzen können. Bezüglich derer Ionenradien gibt es kaum Unterschiede.
- Die Schmelzpunkte der Seltenerdmonosulfide liegen bei 2.000°C bis 2.500°C (LaS: 2.200°C, CeS: 2.450°C). Der Schmelzpunkt des Bariumsulfids liegt im gleichen Bereich. Dies weist darauf bin, dass die Gitterenergien etwa gleich groß sind, womit eine Phasentrennung nicht eintritt: Die Bariumionen werden ohne besondere Störungen homogen im Kristallgitter der Seltenerdmonosulfide verteilt. Dabei bewirken sie eine Anhebung der Energie des Leitungsbands entsprechend ihrem atomaren Anteil, wodurch aus den Metallen oder Semimetallen Halbleiter werden. Dies ist umso schwieriger, je mehr der metallische Charakter der Seltenerdverbindungen ausgeprägt ist. Weil der metallische Charakter beim Übergang auf die Selenide und noch mehr beim Übergang auf die Telluride zunimmt, ist es für diese Seltenerdverbindungen schwieriger, sie in Halbleiter zu überführen. Aus diesem Grund, neben wirtschaftlichen Gründen, werden die Seltenerdmonosulfide bevorzugt.
- Barium wird gegenüber Strontium bevorzugt, weil der Ionenradius des Bariumions näher dem der zweiwertigen Seltenerdelementionen ist und weil außerdem die Austrittsarbeit des Bariumsulfids mit 2,1 eV niedriger als die des Strontiumsulfids mit 3,1 eV ist.
- Beim Einsatz von Strontiumionen würde die Austrittsarbeit des entstehenden Halbleiters in unerwünschter Weise höher sein als beim Einsatz von Bariumionen.
- Schließlich werden Barium, Atommasse 137 Gramm/Mol, gegenüber Strontium, Atommasse 87,6 Gramm/Mol, wie auch Schwefel, Atommasse 32 Gramm/Mol gegenüber Selen, Atommasse 79 Gramm/Mol und Tellur, Atommasse 127,6 Gramm/Mol, bevorzugt, weil durch die Kombination von Bariumionen und Schwefelionen die größere Differenz zwischen den Massen von Kationen und Anionen erhalten wird, wodurch die Wahrscheinlichkeit der Streuung heißer Elektronen an Phononen reduziert wird (
WO 2011/000055 - Beispielsweise errechnen sich für einen Halbleiter der Zusammensetzung La0,9Ba0,1S eine Bandlücke um 0,4 eV und eine Austrittsarbeit um 1,24 eV, ideal, um als Kollektor in einem thermionischen Generator oder als Absorber in einer „Hot carrier solar cell” eingesetzt zu werden.
- Höhere Anteile der Substitution von Seltenerdelementionen durch Erdalkalimetallionen als 40 Atom-Prozent sind nicht anzustreben, weil mit steigendem Erdalkaliionengehalt die elektrische Leitfähigkeit der Halbleiter absinkt. So weist reines oder schwach dotiertes Bariumsulfid bei Raumtemperatur eine elektrische Leitfähigkeit von nur 6·10–13 pro Ohm mal Zentimeter auf, bei 500°C noch eine von nur um 10–7 pro Ohm mal Zentimeter (R. P. Rao, D. R. Rao, „Electrical conductivity of BaS Phosphors", J. Mat. Sci. Lett. 1 (1982) 17–18). Bei 1.000°C beträgt die elektrische Leitfähigkeit erst um 10–5 pro Ohm mal Zentimeter (J. Appl. Phys. 23, 1145 (1952).
- Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Halbleiter darf technisches Bariumsulfid nicht eingesetzt werden. Dieses wird durch die Reduktion von Bariumsulfat mittels Kohle bei hohen Temperaturen hergestellt und ist stark verunreinigt. Dies wird alleine schon durch die Angaben des Schmelzpunkts erkenntlich: Für technisches Bariumsulfid wird in den Datenblättern eine Schmelztemperatur um 1.200°C angegeben. Reines Bariumsulfid weist dagegen eine Schmelztemperatur von 2.277°C auf (Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Wiley & Sons, 5. Ed. (2007) Vol 3, Barium Compounds, p. 367–368).
- Die erfindungsgemäßen Halbleiter können nach mehreren Methoden hergestellt werden. Sie sind beispielsweise zugänglich, indem man in einem ersten Schritt die preiswerten Seltenerdoxide in Mischung mit Bariumoxid und/oder Strontiumoxid mit Schwefelverbindungen wie Schwefelwasserstoff, Schwefelkohlenstoff oder Dithiocarbamaten zu den Seltenerdsesquisulfiden und den Erdalkalisulfiden umsetzt. Die Seltenerdsesquisulfide werden im zweiten Schritt in fester Phase als Pulver in Gegenwart der Erdalkalisulfide mit dem entsprechenden Seltenerdmetall bei Temperaturen um 1.800°C umsetzt.
- Eine weitere Möglichkeiten der Herstellung der Seltenerdmonosulfide ist beispielsweise die Umsetzung der Seltenerdsesquisulfide mit den Seltenerdhydriden: Thesis by Kevin Gibbard, Univ. of Florida, 2005 „High Temperature Synthesis Of Cerium Sulfides And Kinetic Modeling" (http://etd.fcla.edu/UF/UFE0010471/gibbard_k.pdf).
- Anstelle der Erdalkalioxide kann man in einem getrennten Syntheseschritt zur Herstellung der Erdalkalisulfide auch die Erdalkalicarbonate einsetzen und diese in Gegenwart von Schwefeldampf und einem Reduktionsmittel, beispielsweise Ethanol, bei Temperaturen um 1.000°C zu den Sulfiden umsetzen (R. Hoppe, Angew. Chem. 71 457 (1959)).
- Es ist auch möglich, reines Bariumsulfid durch die Reduktion des in sehr hoher Reinheit erhältlichen Bariumsulfats durch Reduktion mit Wasserstoff bei Temperaturen um 1.000°C zu erhalten (R. P. Rao, „Preparation and characterization of BaS Phosphors", J. Mat. Sci. Lett. 2 (1983) 106–110). Sehr reines Bariumsulfid erhält man beispielsweise auch durch die Umsetzung von Bariumdisilylamiden mit Schwefelwasserstoff bei niedrigen Temperaturen im Bereich von 25 bis 200°C (Y. Tang, D. R. Dunphy, R. A. Kemp, „Low-temperature preparation of crystalline barium sulfide", Appl. Organometallic Chemistry, Vol. 11, Issue 6, p. 803–805 (June 2005)). Selbstverständlich ist es auch möglich, die reinen Erdalkalisulfide durch die Umsetzung des Erdalkalimetalls mit Schwefeldampf in kontrollierter Weise herzustellen.
- Die getrennt hergestellten Erdalkalimetallsulfide werden den Seltenerdverbindungen vor deren Sulfidierung in den gewünschten Anteilen zugemischt.
- In jedem Fall tritt bei den hohen Reaktionstemperaturen um 1.000°C oder mehr eine Mischkristallbildung aus den Ausgangskomponenten, den Seltenerdmonosulfiden und den Erdalkalisulfiden, ein, wobei die erfindungsgemäßen Halbleiter gebildet werden.
- Für den Einsatz der erfindungsgemäßen Halbleiter ist es wichtig, dass sie sowohl zu einem N-Halbleiter als auch zu einem P-Halbleiter dotiert werden können. Als Dopanten können vorteilhaft Seltenerdmetalle selbst eingesetzt werden. Ein bestimmender Schritt ist die Reduktion der Seltenerdsesquiverbindungen zu den Monoverbindungen durch elementare Seltenerdmetalle, beispielsweise nach
SE + SE2S3 → 3SES - Setzt man bei dieser Reaktion elementares Seltenerdmetall im stöchiometrischen Unterschuss ein, so werden in das Kristallgitter die verbleibenden dreiwertigen Seltenerdmetallionen SE3+ eingebaut, wodurch man ein Akzeptorniveau knapp über dem Valenzband erhält und dadurch einen p-leitenden Halbleiter. Umgekehrt erhält man durch den stöchiometrischen Überschuss von Seltenerdmetall elementares Seltenerdmetall, welches sich, wie die bekannten Phasendiagramme zeigen, atomar verteilt im Kristallgitter des Halbleiters löst, dabei SE2+-Ionen substituiert und dadurch ein Donorniveau unterhalb des Leitungsbands generiert, wodurch der Halbleiter n-leitend wird.
- Ein erfindungsgemäßer Halbleiter der Zusammensetzung La0,9Ba0,1S weist wie vorne angegeben bei einer Bandlücke von etwa 0,4 eV eine Austrittsarbeit von 1,24 eV auf. Dabei wird definitionsgemäß der Abstand vom Ferminiveau in der Mitte der Bandlücke zum Vakuumniveau als Austrittsarbeit angegeben. Durch eine N-Dotierung, die ein Donorniveau nahe der Unterkante des Leitungsbands erzeugt, beträgt der Abstand von Donorniveau zum Vakuumniveau und damit die Austrittsarbeit nur rund 1 eV. Die Austrittsarbeit bei P-Dotierung beträgt etwa 1,4 eV. Diese Unterschiede werden bei einem höheren Grad der Substitution größer und können mit Vorteil eingesetzt werden. Mit der Zusammensetzung La0,8Ba0,2S beträgt die Bandlücke beispielsweise um 0,7 bis 0,8 eV, die Austrittsarbeit bei P-Dotierung um 1,7 eV, die Austrittsarbeit bei N-Dotierung dagegen nur um 0,9 eV.
- Beim Processing ist darauf zu achten, dass man unter dem Ausschluss von Feuchte und Sauerstoff arbeitet, um eine Spaltung der Sulfide in Oxide zu vermeiden.
- Die Halbleiter nach der Erfindung können durch Heißpressen beispielsweise zu Sputtertargets gepresst werden, aus deren Einsatz sich dünne Schichten der Halbleiter mit enger Bandlücke und gleichzeitig niedriger Austrittsarbeit herstellen lassen.
- Die erfindungsgemäßen Halbleiter eignen sich als Komponenten von thermionischen Konvertern, thermionischen Kühlvorrichtungen, photovoltaischen Zellen, Leuchtdioden, Leuchtflächen oder Flachbildschirmen.
- Bei dem Einsatz in photovoltaischen Zellen kann p-leitendes Seltenerd(Erdalkali)monosulfid als Absorber eingesetzt werden und das n-leitende Material als dünner lichtdurchlässiger Kollektor. Es ist auch möglich, die Halbleiter nach der Erfindung als Absorber mit dünnen, transparenten n-dotierten Diamantschichten mit negativer Elektronenaffinität als Kollektor zu kombinieren. In diesen Fällen erhält man eine Anregung bereits durch niederenergetische Photonen, deren Energie der niedrigen Bandlücke entspricht. Wegen der niedrigen Austrittsarbeit verläuft der Übergang der „heißen” Ladungsträger in den Kollektor nur mit geringem Verlust: Mit Energien oberhalb des Vakuumniveaus sind die heißen Ladungsträger im Stande, die dünnen Schichten einfach zu durchtunneln, denn oberhalb des Vakuumniveaus gibt es keine Elektronenbahnfunktionen, mit denen die Elektronen wechselwirken und ihre Energie verlieren könnten.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2011/000055 [0009, 0010, 0025]
- DE 102012003467 [0016]
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- PhD Thesis Yamini Modukuru, Univ. of Cincinnati, Electrical Engineering, 2003; Electrochemical Society Proceedings, Volume 2002 – 18, „Cold Cathodes”, Seiten 365 bis 371, ISBN 1-56677-342-3 [0016]
- W. Grattidge, H. John, ”The Electronic Properties of Barium Sulfide”, J. Appl. Phys. 23, 1145 (1952) [0018]
- J. Appl. Phys. 23, 1145 (1952) [0019]
- R. P. Rao, D. R. Rao, „Electrical conductivity of BaS Phosphors”, J. Mat. Sci. Lett. 1 (1982) 17–18 [0027]
- J. Appl. Phys. 23, 1145 (1952) [0027]
- Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Wiley & Sons, 5. Ed. (2007) Vol 3, Barium Compounds, p. 367–368 [0028]
- Thesis by Kevin Gibbard, Univ. of Florida, 2005 „High Temperature Synthesis Of Cerium Sulfides And Kinetic Modeling” (http://etd.fcla.edu/UF/UFE0010471/gibbard_k.pdf) [0030]
- R. Hoppe, Angew. Chem. 71 457 (1959) [0031]
- R. P. Rao, „Preparation and characterization of BaS Phosphors”, J. Mat. Sci. Lett. 2 (1983) 106–110 [0032]
- Y. Tang, D. R. Dunphy, R. A. Kemp, „Low-temperature preparation of crystalline barium sulfide”, Appl. Organometallic Chemistry, Vol. 11, Issue 6, p. 803–805 (June 2005) [0032]
Claims (5)
- Halbleiter, die Bandlücken kleiner als 1 Elektronenvolt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Austrittsarbeit niedriger als 2 Elektronenvolt ist.
- Halbleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Seltenerdmonochalcogenide sind, in welchen die Seltenerdkomponente teilweise durch Strontium und/oder Barium ersetzt ist und die nach der Formel SE(1-x)(Sr, Ba)xSaSebTec, aufgebaut sind, wobei SE für ein Seltenerdelement steht und x Werte von 0,01 bis 0,4 annehmen kann und a + b + c gleich 1 ist.
- Halbleiter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie nach der Formel SE(1-x)BaxS aufgebaut sind, wobei x Werte von 0,01 bis 0,4 annehmen kann.
- Halbleiter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass SE ein Seltenerdmetall und/oder Yttrium ist oder aus einer Mischung von Seltenerdmetallen besteht.
- Gerate (Devices), welche Halbleiter der Ansprüche 1 bis 4 enthalten.
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| DE201210005082 DE102012005082A1 (de) | 2012-03-13 | 2012-03-13 | Halbleiter enger Bandlücke mit sehr niedriger Austrittsarbeit |
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