DE1040132B - Electronic, organic semiconductor crystal with built-in interference points for semiconductor arrangements - Google Patents

Electronic, organic semiconductor crystal with built-in interference points for semiconductor arrangements

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DE1040132B
DE1040132B DES36925A DES0036925A DE1040132B DE 1040132 B DE1040132 B DE 1040132B DE S36925 A DES36925 A DE S36925A DE S0036925 A DES0036925 A DE S0036925A DE 1040132 B DE1040132 B DE 1040132B
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semiconductor
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organic
crystal
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Dr Gustav Wagner
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Siemens AG
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Description

DEUTSCHESGERMAN

Die bisher bekannten elektronischen Halbleiter sind anorganischer Art. Die der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis geht von der bekannten Tatsache aus, daß die den bekannten, guten Halbleitern eigentümlichen Kristallformen, beispielweise das Diamantgitter und das Graphitgitter, nicht nur in der anorganischen, sondern auch in der organischen Natur vorkommen und daß die organischen Substanzen auch in reiner Einkristallform meist leichter darstellbar sind als die anorganischen.The electronic semiconductors known to date are of an inorganic type. Those on which the invention is based Knowledge is based on the known fact that those peculiar to the known, good semiconductors Crystal forms, for example the diamond lattice and the graphite lattice, not only in the inorganic, but also occur in organic nature and that organic substances also occur in pure single crystal form are usually easier to represent than the inorganic ones.

Die Erfindung geht nun davon aus, die in organischen Verbindungen enthaltenen Kristallgitter der Atome in analoger Weise wie bei den anorganischen Stoffen zur elektrischen Halbleitung auszunutzen. An Hand der folgenden Ausführungsbeispiele sei dieser Gedanke näher erläutert.The invention now assumes that the crystal lattices contained in organic compounds Using atoms in the same way as with inorganic substances for electrical semiconductors. At This idea will be explained in more detail in the following exemplary embodiments.

Es ist z. B. bekannt, daß Graphit Halbleitereigenschaften haben kann. Es ist ferner bekannt, daß sich die aromatischen Verbindungen nach der Gitterstruktur des Graphits aufbauen, da sie auf den ebenen Sechsring des Benzols zurückgehen. Diese Tatsache wird zur Ausnutzung der auf der Gitterstruktur des Graphits beruhenden Halbleiterwirkung verwendet. Die dabei auftretende Halbleiterwirkung ist ebenso wie beim Graphit anisotrop.It is Z. B. known that graphite can have semiconductor properties. It is also known that the aromatic compounds build up according to the lattice structure of graphite, as they are on the flat Go back six-membered rings of benzene. This fact is used to exploit the on the lattice structure of the Graphite based semiconductor effect is used. The semiconductor effect that occurs is the same anisotropic as with graphite.

DieErfindung bezieht sich auf einen elektronischen, organischen Halbleiterkristall, bei dem die räumlichen und somit energetischen Verhältnisse des Kristalls durch Einbau vor Störstellen für Halbleiteranordnungen, z. B. Richtleiter, Transistoren, Fieldistoren, Phototransistoren, Heißleiter u. dgl., geändert sind. Erfindungsgemäß sind durch das Ersetzen von Gitteratomen durch Fremdatome anderer Wertigkeit und durch Wahl ihrer Konzentration Donatoren bzw. Akzeptoren für Elektronen erzeugt.The invention relates to an electronic, organic semiconductor crystal in which the spatial and thus the energetic conditions of the crystal through installation in front of impurities for semiconductor arrangements, z. B. directional conductors, transistors, fieldistors, phototransistors, thermistors and the like. Are changed. According to the invention, by replacing lattice atoms with foreign atoms of a different valence and generated donors or acceptors for electrons by choosing their concentration.

Die Methoden der organischen Chemie erlauben es, weitgehende Variationen der räumlichen und somit energetischen Verhältnisse, die an sich im Graphit festliegen, bei der Herstellung des organischen Halbleiters zu erwirken und auszunutzen. Beispielsweise kann man bei praktisch konstant bleibenden Abständen der Sechseckebenen des Graphitgitters zwei, drei, vier oder noch mehr Benzolringe in den Kristallen The methods of organic chemistry allow extensive variations of the spatial and thus energetic relationships, which are inherently fixed in graphite, in the production of organic semiconductors to obtain and exploit. For example, if the distances remain practically constant the hexagonal planes of the graphite lattice two, three, four or even more benzene rings in the crystals

des Naphthalins : of naphthalene :

des Anthrazensof anthracene

Elektronischer, organischerMore electronic, more organic

Halbleiterkristall mit eingebautenSemiconductor crystal with built-in

Störstellen für HalbleiteranordnungenDefects for semiconductor arrangements

Anmelder:Applicant:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Witteisbacherplatz 2

Dr. Gustav Wagner f, Karlsruhe,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Gustav Wagner f, Karlsruhe,
has been named as the inventor

des Pervlensof the pervert

usw. aneinanderlagern. Diese Tatsache zeichnet sich dadurch aus, daß mit steigender Anzahl der Sechsringe die Zahlen der Wasserstoffatome relativ zu der der Kohlenstoffatome abnimmt. In dieser Reihe nähern sich die Kristalle immer mehr dem Graphit, der als Konvergenzglied dieser Reihe aufzufassen ist und bei dem die Anzahl der WasserstofFatome Null geworden ist. Die Reihe hat folgendes Bild: Benzol C6H6, Naphthalin C10H8, Anthrazen C14H10, Perylen C18H10 usw. Das Verhältnis der Anzahl der Η-Atome zu deretc. juxtapose. This fact is characterized by the fact that as the number of six-membered rings increases, the number of hydrogen atoms relative to that of carbon atoms decreases. In this series, the crystals come closer and closer to graphite, which is to be understood as the convergence of this series and in which the number of hydrogen atoms has become zero. The series has the following picture: Benzene C 6 H 6 , naphthalene C 10 H 8 , anthracene C 14 H 10 , perylene C 18 H 10 etc. The ratio of the number of Η atoms to the

Anzahl der C-Atome bildet dabei die ReiheThe number of carbon atoms forms the series

6* 10'6 * 10 '

10 1010 10

usw. und konvergiert gegen Null. Mit immeretc. and converges to zero. With always

größerer Annäherung an den Graphit stufen sich in entsprechender Weise auch die elektrischen Eigenschaften ab.As the graphite comes closer, the electrical properties also increase in a corresponding manner away.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung können die Eigenschaftsänderungen auch durch Einführung substituierter Benzolkerne herbeigeführt werden, so z. B. durch das Ausgehen von Tiophen, Chinolin usw. Hierbei sind gegenüber den oben aufgeführten Beispielen einige der Kohlenstoffatome durch Schwefel- bzw. Stickstoffatome ersetzt, die eine von der des Kohlenstoff abweichende Wertigkeit besitzen, ähnlich wie dies bei den anorganischen Halbleitern in der Absicht erfolgt, durch den Einbau von Fremd-According to a further embodiment of the invention, the property changes can also be introduced substituted benzene nuclei are brought about, so z. B. by running out of tiophene, quinoline etc. Here some of the carbon atoms are through compared to the examples given above Replaces sulfur or nitrogen atoms, which have a valence different from that of carbon, similar to the case with inorganic semiconductors, with the intention of using foreign

809 640/361809 640/361

Claims (3)

atomen Donatoren bzw. Akzeptoren für Elektronen zu erzeugen. Die geeigneten Konzentrationen lassen sich auch bei den substituierten Benzolkernen durch entsprechend dosierte Mischkristalle aus S- bzw. N-usw. haltigen Molekülen mit den nur Kohlenstoff enthaltenden herstellen. In entsprechender Weise können auch Zonen unterschiedlicher Leitfähigkeit in einem Kristall erzeugt werden, bei denen die Substitutionen in unterschiedlicher Weise vorgenommen sind. Ein anderes Ausführungsbeispiel zur Herstellung organischer Halbleiter ist durch aliphatische Verbindungen gegeben. Für die aliphatische Chemie ist das Diamantgitter der Prototyp der Verbindungen. Der in ihm ermittelte Abstand benachbarter Kohlenstoffatome von 1.54 ÄE sowie die tetraedrische Anordnung der die Bindungen bewirkenden Elektronenpaare sind auch hier ähnlich wie im Diamantgitter enthalten, dessen Bauprinzip auch den anorganischen Halbleitern zugrunde liegt. Es können auch bei diesen organischen Verbindungen in weiten Grenzen Änderungen der elektrischen Eigenschaften erzielt werden durch analoge Substitutionen mit Einbau von Störstellen, Wahl deren Konzentration usw. Die Halbleitereigenschaften lassen sich ausnutzen und beeinflussen unter Berücksichtigung der Wasserstoffbrückenbindung, die bei vielen Sauerstoff- und Stickstoffverbindungen vorhanden ist und sehr leicht verschiebliche Elektronen erzeugt. Ein besonderer Vorteil der organischen Halbleiter gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Halbleiterwirkung unter Umständen auch in flüssiger Phase der Substanzen ausgenutzt werden kann, sofern die Atomstruktur in Form flüssiger Kristalle erhalten bleibt, besonders die auch in der flüssigen Phase beständige Wasserstoffbrückenbindung ist hierbei bemerkenswert. Pa HENT ANSPRÜCHE:to generate atoms donors or acceptors for electrons. The suitable concentrations can also be determined in the case of the substituted benzene nuclei by appropriately dosed mixed crystals of S or N etc. containing molecules with those containing only carbon. In a corresponding manner, zones of different conductivity can also be generated in a crystal, in which the substitutions are made in different ways. Another exemplary embodiment for the production of organic semiconductors is given by aliphatic compounds. For aliphatic chemistry, the diamond lattice is the prototype of the compounds. The distance between neighboring carbon atoms of 1.54 ÄE determined in it and the tetrahedral arrangement of the electron pairs causing the bonds are also contained here, similar to the diamond lattice, the construction principle of which is also based on the inorganic semiconductors. Changes in the electrical properties of these organic compounds can also be achieved within wide limits by analogous substitutions with the incorporation of impurities, selection of their concentration, etc. The semiconductor properties can be exploited and influenced taking into account the hydrogen bond that is present in many oxygen and nitrogen compounds and generates easily displaceable electrons. A particular advantage of the organic semiconductors according to the invention is that the semiconductor effect can under certain circumstances also be used in the liquid phase of the substances, provided the atomic structure is retained in the form of liquid crystals. Pa HENT CLAIMS: 1. Elektronischer, organischer Halbleiterkristall, bei dem die räumlichen und somit energetischen Verhältnisse des Kristalls durch Einbau von Störstellen für Halbleiteranordnungen, z. B. Richtleiter, Transistoren, Fieldistoren, Phototransistoren, Heißleiter u. dgl., geändert sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Ersetzen von Gitteratomen durch Fremdatome anderer Wertigkeit und durch Wahl ihrer Konzentration Donatoren bzw. Akzeptoren für Elektronen erzeugt sind.1. Electronic, organic semiconductor crystal, in which the spatial and thus energetic Relationships of the crystal by incorporation of impurities for semiconductor devices, z. B. Judge, Transistors, fieldistors, phototransistors, thermistors and the like are changed, thereby characterized in that by replacing lattice atoms with foreign atoms of a different valence and by choosing their concentration, donors or acceptors for electrons are generated are. 2. Halbleiterkristall nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Kohlenstoffatome beispielsweise durch Schwefel- oder Stickstoffatome ersetzt sind.2. Semiconductor crystal according to claim 1, characterized in that some of the carbon atoms for example are replaced by sulfur or nitrogen atoms. 3. Halbleiterkristall nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß Zonen unterschiedlichen Leitungstyps durch verschiedenartiges Ersetzen von Gitteratomen und/oder verschiedenartige Orientierung der Netzebenen erzeugt sind.3. Semiconductor crystal according to claim 1 or 2, characterized in that different zones Conduction type by different types of replacement of lattice atoms and / or different types Orientation of the lattice planes are generated. In Betracht gezogene Druckschriften:
The Journal of Chemical Physics, Vol. 18, 1950. Nr. 6, S. 810-811:Considered publications:
The Journal of Chemical Physics, Vol. 18, 1950. No. 6, pp. 810-811: Zeitschrift fürPhvsik, Bd. 134. 1953, S. 566 bis 575.Zeitschrift fürPhvsik, Vol. 134. 1953, pp. 566 to 575. 1 809 640/361 9.581 809 640/361 9.58
DES36925A 1953-12-23 1953-12-23 Electronic, organic semiconductor crystal with built-in interference points for semiconductor arrangements Pending DE1040132B (en)

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DE1211722B (en) * 1960-02-02 1966-03-03 Du Pont Semiconductor component made from a semiconducting molecular compound between Lewis acids and bases

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