DE1121736B - Halbleiteranordnung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

S 64465 Vine/21g

ANMELDETAG: 17. AUGUST 1959

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 11. J A N U A R 1962

Es sind Halbleiteranordnungen bekanntgeworden, bei denen als Halbleiterkörper eine halbleitende Verbindung vom Typ A^mB^v vorgesehen ist (deutsches Patent 970 420).

Weiterhin sind Halbleiteranordnungen bekannt (deutsche Auslegeschrift 1044980), die mit Halbleiterkörpern versehen sind, die es ermöglichen, die Eigenschaftsbereiche der Elemente der IV. Gruppe und der A^mB^v-Verbindung noch stetiger zu überbrücken. Es handelt sich hierbei um sogenannte Nachbildungen der halbleitenden Verbindungen vom Typ A¹¹¹ B^v, bei denen je 2 Atome mindestens eines der beiden A^m- bzw. B^v-Elemente durch je 1 Atom eines Elementes aus der links und 1 Atom eines Elementes aus der rechts benachbarten Gruppe des Periodischen Systems der Elemente ersetzt sind.

Ferner ist ein Halbleitergerät bekannt, bei dem als Halbleiterkörper ein Mischkristall aus A¹¹¹ B^v-Verbindungen verwendet ist (österreichische Patentschrift 194 489).

Weiterhin sind Halbleiteranordnungen vorgeschlagen worden, bei denen als Halbleiterkörper ein Mischkristall aus einer A¹¹¹ B^v-Verbindung und aus einer »Nachbildung« dieser A¹¹¹ B^v-Verbindung vorgesehen ist. Durch die Mischkristallbildung kann die Wärmeleitfähigkeit der Kristalle sehr gering gehalten werden, bei nur geringer Beeinträchtigung der elektrischen Eigenschaften. Die Mischkristalle sind als Thermoelementschenkel zur Erzeugung elektrischer Energie bzw. zur Erzeugung von Kälte (Peltier-Effekt) besonders geeignet.

Gegenstand der Erfindung ist eine Halbleiteranordnung, bei der als Halbleiterkörper ein Mischkristall aus einer A^IV B^VI-Verbindung und aus einer A¹BVC"-Verbindung vorgesehen ist.

Es ist bekannt, daß die A^IVB^VI-Verbindungen, insbesondere das PbTe, gut zur technischen Ausnutzung des Peltier-Effektes zur Kälteerzeugung geeignet sind. Andererseits sind in der letzten Zeit ternäre Verbin-Halbleiteranordnung

A¹ B¹

C^I

D^I

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. Otto-Gert Folberth, Böblingen (Württ.), ist als Erfinder genannt worden

düngen der Art A¹BVCJ¹ (z. B. AgSbTe₂) gefunden und untersucht worden. Es zeigte sich bei diesen Verbindungen eine gewisse Verwendbarkeit für thermoelektrische Probleme.

Der Erfindungsgedanke besteht darin, die Eigenschaften der beiden erwähnten Verbindungsgruppen zu kombinieren und dabei gleichzeitig durch Mischkristallbildung die Wärmeleitfähigkeit zusätzlich im günstigen Sinne zu beeinflussen, also weiter herabzusetzen. In weiterer Ausbildung der Erfindung werden Mischkristalle der Art

A¹, B'

D mit O < χ < 1

mit O <Ξ (y, z, t, u) 5Ξ 1 und mit O < χ < 1.

Diese Mischkristalle kristallisieren, wie hergestellte Debye-Scherrer-Aufnahmen zeigen, im NaCl-Gitter oder einem Gitter, das einem leicht verzerrten NaCl-Gitter entspricht, und jeweils die Komponenten in einer der eckigen Klammern [] sich statistisch über eines der beiden kubisch-flächenzentrierten Teilgitter des NaCl-Gitters verteilen.

Der Vorteil bei der Verwendung der genannten verwendet. Weiterhin werden, gegebenenfalls durch eine weitere Mischkristallbildung, die einzelnen Komponenten des vorhin angegebenen Mischkristalles teilweise durch Komponenten aus derselben Gruppe des Periodischen Systems ersetzt.

Im allgemeinsten Falle lautet die Formel eines solchen Mischkristalls:

K, K

2 2

Mischkristalle liegt — neben den schon erwähnten Gründen — darin, daß auch so schwere Elemente wie Pb und Bi als Komponenten geeignet sind. Bekanntlich ist die Verwendung schwerer Elemente eine weitere Möglichkeit, die Wärmeleitfähigkeit herabzusetzen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich ein Teil der genannten Verbindungen, nämlich diejenigen, die als Element der VI. Gruppe hauptsächlich Te enthalten, sehr einfach durch Zusammenschmelzen in einem offe-

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nen System herstellen lassen. Die übrigen Verbindungen lassen sich nach einem der vorgeschlagenen Ver fahren herstellen, insbesondere durch das sogenannte »Zwei-Temperatur-Verfahren«, siehe z. B. die deutschen Patentschriften 960 268 und 1 029 803.

Die folgenden Elemente werden als Beispiele zur Bildung von Mischkristallen für die Halbleiterkörper von Halbleiteranordnungen gemäß der Erfindung genannt:

Elemente der I. Gruppe: Cu, Ag, Au,
Elemente der IV. Gruppe: Si, Ge, Sn, Pb,
Elemente der V. Gruppe: P, As, Sb, Bi,
Elemente der VI. Gruppe: S, Se, Te.

Als besondere Beispiele für solche Mischkristalle werden genannt:

/Ag* Sn₀ _„ Sb Λ Te mit O < χ < 1

und ,*, Bi*\Te mit O < χ < 1

Pb

_n __x}

(Ag*

Te mit O < χ < 1

Te mit O < χ < 1

mit O <Ξ (y, ζ, t, u) <Ξ 1 und mit O < χ < 1.

Weiterhin können die in der Halbleitertechnik übliehen Verfahren zur Herstellung von pn-Übergängen, wie Legieren, Diffundieren usw., auf die genannten Mischkristalle angewendet werden, insbesondere auch die bei den A^IVB^VI-Verbindungen übliche Methode des Dotierens mit Hilfe geringer Abweichungen von der Stöchiometrie.

Ebenso sind die bekannten Verfahren zum Schmelzen, Reinigen, Einkristallziehen und Homogenisieren verwendbar.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Halbleiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiterkörper ein Mischkristall aus einer Aiv βVi.Verbindung und aus einer A¹BVC^-Verbindung vorgesehen ist.

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Atome der beiden Verbindungen teilweise durch Elemente derselben Gruppe des Periodischen Systems ersetzt sind.

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkristall aus SnTe und AgSbTe₂ besteht und von der Form

45

4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkristall aus SnTe und AgBiTe₂ besteht und von der Form

Sn

₁₁ _ ,,Bi,¹)

2/

Te

mit O < χ < 1 ist.

5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkristall aus PbTe und AgBiTe₂ besteht und von der Form

t>_o_„Bi,\Te

mit O < .ν < 1 ist.

mit O < χ < 1 ist.

6. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkristall aus PbTe und AgSbTe₂ besteht und von der Form

/Ag, Pb₀_„Sb,jTe

mit O < χ < 1 ist.

7. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkristall von der Form

Ag,

mit O <[ (y, z, t, u) <Ξ 1 und mit O < χ < 1 ist.

8. Verfahren zum Herstellen eines Mischkristalls für den Halbleiterkörper der Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkristall in an sich bekannter Weise, z. B. in einem offenen System oder in einem geschlossenen System mit zwei Temperaturen (Zwei-Temperatur-Verfahren), aus den Elementen erschmolzen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkristall in an sich bekannter 1 e_u

Weise als Einkristall aus der Schmelze gezogen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkristall in an sich bekannter Weise zonengeschmolzen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 129 505;
USA.-Patentschrift Nr. 2 882 468;
österreichische Patentschrift Nr. 194 489;
Physica, Bd. 20, 1954, S. 893 bis 909;
HeIv. Phys. Acta, Bd. 26, 1953, Heft 6, S. 578 bis 583.

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