Photoelement Es sind bereits Möglichkeiten bekannt, um die spektrale
Empfindlichkeitsverteilung von Selenphotoelementen zu beeinflussen. So kann die
Empfindlichkeit im infraroten Teil des Spektrums, beispielsweise durch Beimengungen
von Tellur und Quecksilber in das Selen, geringfügig erhöht werden. Durch Einlagerung
einer Schicht von Cadmium zwischen das Selen und die Deckelektrode tritt bei einer
Wellenlänge von 710 m,ii ein kleines zweites Maximum in der Kurve der spektralen
Empfindlichkeit auf. Die Ausbildung dieses Maximums ist auf Cadmiumselenidbildung
an der Übergangsstelle zwischen Selen und Cadmium zurückzuführen. Wird zwischen
das Selen und das Cadmium noch eine Schicht von Wismutselenid eingebaut, so tritt
das zweite Maximum bei längeren Wellenlängen auf und beträgt etwa 35 1/o
des Hauptmaximums. Es ist auch bereits eine Selensperrschichtzelle mit gesteigerter
Ultrarotempfindlichkeit vorgeschlagen worden, bei der eine Zwischenschicht aus Indium
vorgesehen ist, die von dem Selen-Grundmetall der Zelle durch eine Trennschicht
aus Metall, beispielsweise aus Silber, getrennt ist.Photo element There are already known ways of influencing the spectral sensitivity distribution of selenium photo elements. The sensitivity in the infrared part of the spectrum can be increased slightly, for example by adding tellurium and mercury to the selenium. Due to the intercalation of a layer of cadmium between the selenium and the cover electrode, a small second maximum occurs in the curve of the spectral sensitivity at a wavelength of 710 m, ii. The formation of this maximum is due to the formation of cadmium selenide at the transition point between selenium and cadmium. If a layer of bismuth selenide is incorporated between the selenium and the cadmium, the second maximum occurs at longer wavelengths and is about 35 1 / o of the main maximum. A selenium barrier cell with increased ultra-red sensitivity has also already been proposed, in which an intermediate layer of indium is provided, which is separated from the selenium base metal of the cell by a separating layer made of metal, for example made of silver.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Photoelement zu schaffen, dessen
spektrale Empfindlichkeitsverteilung ein überraschend stark ausgeprägtes zweites
Maximum im Wellenlängenbereich von 780 bis 820 m[t hat, dessen Höhe
über 50 % des Hauptmaximums beträgt.The object of the invention is to create a photo element whose spectral sensitivity distribution has a surprisingly strong second maximum in the wavelength range from 780 to 820 m [t, whose height is over 50 % of the main maximum.
Dies läßt sich bei einem Photoelement mit Zwischenschichten und einer
Trennschicht, die zwischen der Grundschicht und den Zwischenschichten angeordnet
ist, dadurch erreichen, daß nach der Erfindung als Trennschicht eine diffusionsverhindernde,
schlecht oder halbleitende Schicht dient. Diese Schicht kann auf chemischern Wege
hergestellt werden. Die Trennschicht nach der Erfindung hat die Aufgabe, die Diflusion
der als Zwischenschichten verwendeten Substanzen in die Grundschicht herabzumindern
oder ganz zu verhindern. Sie kann vorzugsweise aus Calciumfluorid bestehen. Es ist
aber auch möglich, andere diffusionsverhindernde Schichten für diesen Zweck zu verwenden.
Insbesondere sind die Halogenide von Schwermetallen als Trennschicht geeignet.This can be done with a photo element with intermediate layers and one
Separation layer arranged between the base layer and the intermediate layers
is to achieve that according to the invention as a separating layer a diffusion-preventing,
bad or semiconducting layer is used. This layer can be chemically
getting produced. The separating layer according to the invention has the task of diffusion
to reduce the substances used as intermediate layers in the base layer
or to prevent it entirely. It can preferably consist of calcium fluoride. It is
but also possible to use other diffusion-preventing layers for this purpose.
In particular, the halides of heavy metals are suitable as a separating layer.
Zur näheren Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen die F i
g. 1 und 2, von denen F i g. 1 schematisch ein Beispiel für den Aufbau
eines gemäß der Erfindung hergestellten Photoelementes zeigt; in der F i
g. 2 ist an Hand von Kurven der Einfluß der Erfindung auf die spektrale Empfindlichkeitsverteilung
dargestellt.For a more detailed explanation of the inventive concept, FIGS. 1 and 2, of which F i g. Fig. 1 schematically shows an example of the structure of a photo element manufactured according to the invention; in FIG. 2 shows the influence of the invention on the spectral sensitivity distribution on the basis of curves.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist auf einer Grundplatte
1 eine Selenschicht 2 aufgebracht. Auf dieser befindet sich eine Trennschicht
3 aus Calciumfluorid, auf die zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Photoclementes
im ultraroten Bereich eine Zwischenschicht 4 aus Indium kathodisch aufgestäubt oder
aufgedampft ist. über dieser Zwischenschicht befindet sich eine Deckelektrode
5, die in üblicher Weise aus einer Metall- oder Halbleiterschicht bestehen
kann. Die Trennschicht 3 hat im vorliegenden Falle den Zweck, die Diffusion
des Indiums der Zwischenschicht 4 in die Selenschicht zu dosieren. Dadurch ist es
möglich, die integrale und spektrale Empfindlichkeit des Photoelementes zu beeinflussen
und beispielsweise die integrale Empfindlichkeit um den Faktor 3 zu steigern
und das Verhältnis vom Selenmaximum zum Infrarotmaximum entsprechend zu variieren.
Die Dicke der Trennschicht 3 wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß der Effekt
nicht in erster Linie durch ihre mögliche Elektronenleitung bestimmt wird, sondern
die Diffusion dosiert. Der integrale Photostrom derartiger Photoelemente mit einer
nutzbaren Fläche von 3,14 cm2, gemessen mit einer Lichtquelle der Normallichtart
A (DIN 5033),
einer Beleuchtungsstärke von 500 Ix und einem Außenwiderstand
von 120 Ohm, beträgt 70 bis 90 [tA/cnf2.In the embodiment according to FIG. 1 , a selenium layer 2 is applied to a base plate 1. On this there is a separating layer 3 made of calcium fluoride, onto which an intermediate layer 4 made of indium is cathodically sputtered or vapor-deposited in order to increase the sensitivity of the photoclement in the ultra-red range. Above this intermediate layer there is a cover electrode 5 which, in the usual way, can consist of a metal or semiconductor layer. In the present case, the separating layer 3 has the purpose of metering the diffusion of the indium of the intermediate layer 4 into the selenium layer. This makes it possible to influence the integral and spectral sensitivity of the photo element and, for example, to increase the integral sensitivity by a factor of 3 and to vary the ratio of the selenium maximum to the infrared maximum accordingly. The thickness of the separating layer 3 is expediently chosen so that the effect is not primarily determined by its possible electron conduction, but rather it controls the diffusion. The integral photocurrent of such photo elements with a usable area of 3.14 cm2, measured with a light source of normal light type A (DIN 5033), an illuminance of 500 Ix and an external resistance of 120 Ohm, is 70 to 90 [tA / cnf2.
In der F i g. 2 sind zum Vergleich die auf energiegleiches
Spektrum bezogenen Kurven für die Empfindlichkeitsverteilung zweier Photoelemente
dargestellt. Dabei zeigt die Kurve 6 den Empfindlichkeits, verlauf eines
der bekannten Selen-Photoelemente mit Zwischenschichten aus Kadmium und Wismutselenid.
Das bei etwa 780 m#t liegende zweite Maximum dieser Kurve hat eine Höhe von
etwa 35 1/o des Hauptmaximums. Demgegenüber zeigt die Empfindlichkeitskurve
7 für ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Photoelement mit einer Zwischenschicht
aus Indium und einer Trennschicht zwischen Indium und Selenschicht ein zweites Maximum,
dessen Höhe über 50 % des Hauptmaximums beträgt.
Die Anwendung
der Erfindung ist nicht auf Photoelemente mit Selenbasis beschränkt, sondern sie
läßt sich auch mit Erfolg bei Photoelementen anwenden, die eine andere Grundschicht,
beispielsweise aus Kupferoxydul oder Silbersulfid besitzen. Es hat sich als besonders
vorteilhaft erwiesen, als Zwischenschicht Indium oder Indiumselenid zu verwenden.In FIG. For comparison, the curves for the sensitivity distribution of two photo elements relating to the same energy spectrum are shown in FIG. Curve 6 shows the sensitivity of one of the known selenium photo elements with intermediate layers of cadmium and bismuth selenide. The second maximum of this curve, located at about 780 m # t, has a height of about 35 1 / o of the main maximum. In contrast, the sensitivity curve 7 shows a second maximum, the height of which is over 50 % of the main maximum, for a photo element designed according to the invention with an intermediate layer of indium and a separating layer between indium and selenium layer. The application of the invention is not limited to photo elements based on selenium, but can also be used successfully with photo elements which have a different base layer, for example made of copper oxide or silver sulfide. It has proven particularly advantageous to use indium or indium selenide as the intermediate layer.