DE1161363B - Photo element - Google Patents

Photo element

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DE1161363B
DE1161363B DEJ16754A DEJ0016754A DE1161363B DE 1161363 B DE1161363 B DE 1161363B DE J16754 A DEJ16754 A DE J16754A DE J0016754 A DEJ0016754 A DE J0016754A DE 1161363 B DE1161363 B DE 1161363B
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DE
Germany
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layer
separating layer
photo element
photo
intermediate layers
Prior art date
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Pending
Application number
DEJ16754A
Other languages
German (de)
Inventor
Gisbert Dietzel
Dr Dr H C Paul Goerlich
Dr Alfred Krohs
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jenoptik AG
Original Assignee
Jenoptik Jena GmbH
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Publication date
Application filed by Jenoptik Jena GmbH filed Critical Jenoptik Jena GmbH
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Publication of DE1161363B publication Critical patent/DE1161363B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/09Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)

Description

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.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Photoelement -, bestehend aus einer Trägerelektrode, einer von dieser getragenen halbleitenden Schicht aus einem Stoff mit innerem Photoeffekt, einer transparenten Deckelektrode, einer oder mehreren zwischen der Deckelektrode und der photoempfindlichen Schicht angeordneten Zwischenschichten aus einem Material, das mit dem Stoff der halbleitenden Schicht eine Verbindung bilden kann, und einer zwischen der photoempfindlichen Schicht und den Zwischenschichten angeordneten Trennschicht, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Trennschicht (3) eine diffusionsverhindernde. schlecht oder halbleitende Schicht dient. Claims: 1. Photo element - consisting of a carrier electrode, a semiconducting layer carried by this made of a substance with an internal photo effect, a transparent cover electrode, one or more intermediate layers arranged between the cover electrode and the photosensitive layer made of a material that is compatible with the substance of the semi-conductive layer can form a connection, and, arranged between the photosensitive layer and the intermediate layers separating layer, d a d g e -kennzeichnet urch in that the separating layer (3) a diffusion. bad or semiconducting layer is used. 2. Photoelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht (3) zwischen zwei Zwischenschichten (2, 4) angeordnet ist. 3. Photoclement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht (3) auf chemischem Wege g 1- ergestellt ist. 4. Photoelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet- daß die Trennschicht (3) aus Caleiumfluorid besteht. 5. Photoelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch -ekennzeichnet. daß die Trennschlcht (3) aus Halogeniden von Schwerine-Lalle-n besteht. ir. Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 644 126, 669 992, 918098. 2. Photo element according to claim 1, characterized in that the separating layer (3) is arranged between two intermediate layers (2, 4). 3. Photoclement according to claim 1 or 2, characterized in that the separating layer (3) is created by chemical means g 1-. 4. Photo element according to claim 1 or 2, characterized in that the separating layer (3) consists of calcium fluoride. 5. Photo element according to claim 1 or 2, characterized -indicated. that the separating layer (3) consists of halides from Schwerine-Lalle-n. ir.Considered publications: German Patent Nos. 644 126, 669 992, 918098.
DEJ16754A 1959-07-20 1959-07-20 Photo element Pending DE1161363B (en)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE644326C (en) * 1930-05-10 1937-04-29 Philips Patentverwaltung Photoelectric device with the external photoelectric effect of metal
DE669992C (en) * 1933-09-25 1939-01-09 Gleason Works Gear planing machine with a device for lifting and repositioning the tool at its stroke ends
DE918098C (en) * 1936-08-21 1954-10-25 Siemens Ag Reduction semiconductor with an artificial barrier layer

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