DE1239480B - Halbleitermaterial, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung in insbesondere thermoelektrischen Vorrichtungen - Google Patents

Halbleitermaterial, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung in insbesondere thermoelektrischen Vorrichtungen

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DE1239480B DEN20687A DEN0020687A DE1239480B DE 1239480 B DE1239480 B DE 1239480B DE N20687 A DEN20687 A DE N20687A DE N0020687 A DEN0020687 A DE N0020687A DE 1239480 B DE1239480 B DE 1239480B
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Dipl-Ing Arnold Stegherr
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
C22c
Deutsche Kl.: 40 b -31/00
Nummer: 1239 480
Aktenzeichen: N 20687 VI a/40 b
Anmeldetag: 18. Oktober 1961
Auslegetag: 27. April 1967
Die Erfindung betrifft ein Halbleitermaterial, bzw. einen aus diesem Halbleitermaterial bestehenden Körper, Verfahren zur Herstellung dieses Halbleitermaterials sowie dessen Verwendung in Halbleitervorrichtungen, insbesondere in thermoelektrischen Vorrichtungen, wie Thermogeneratoren, Peltier-Kühlvorrichtungen und thermoelektrischen Wärmepumpen.
Die Erfindung beruht unter anderem auf der überraschenden experimentellen Feststellung, daß im ternären Ag-Sb-Te-System eine homogene Phase mit Halbleitereigenschaften bei einer Zusammensetzung auftritt, die etwa der chemischen Formel
2Ag2 Te· 3Sb2Te3
entspricht, und daß diese homogene halbleitende Phase innerhalb eines bestimmten Teilgebietes ihres Existenzbereiches außerordentlich geeignete thermoelektrische Eigenschaften besitzt, welche diese Phase zur Anwendung bei thermoelektrischen Gliedern in thermoelektrischen Vorrichtungen besonders geeig-
net machen, wie z. B. bei Thermogeneratoren, die bei
hohen Temperaturen, insbesondere zwischen etwa 2
300 und 5000C betrieben werden.
Das Halbleitermaterial gemäß der Erfindung be- Ag-Sb-Te-Phase und hat eine der folgenden Zusamsteht wenigstens hauptsächlich aus einer homogenen 25 mensetzungen:
(21,4 Atomprozent Ag; 26,8 Atomprozent Sb; 51,8 Atomprozent Te) (20,0 Atomprozent Ag; 26,8 Atomprozent Sb; 53,2 Atomprozent Te) (18,0 Atomprozent Ag; 28,8 Atomprozent Sb; 53,2 Atomprozent Te)
Halbleitermaterial, Verfahren zu dessen
Herstellung sowie dessen Verwendung in
insbesondere thermoelektrischen Vorrichtungen
Anmelder:
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)
Vertreter:
Dipl.-Ing. E. E. Walther, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Arnold Stegherr, Aachen
Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 22. Oktober 1960 (257 146) - -
oder eine Zusammensetzung, bei der die jeweiligen Gehalte von Ag, Sb oder Te zwischen dem größten und dem kleinsten für das jeweilige Element oben angegebenen Wert liegen, wobei das Element Ag gegebenenfalls durch eines oder mehrere der Elemente Cu, Tl und Au zu höchstens 30 Atomprozent seiner Menge, das Element Sb gegebenenfalls durch eine oder beide Elemente Bi und As zu höchstens 50 Atomprozent seiner Menge und das Element Te gegebenenfalls durch eines oder beide Elemente Se und S zu höchstens 50 Atomprozent seiner Menge ersetzt ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen aus diesem Halbleitermaterial bestehenden Halbleiterkörper.
Da das Halbleitermaterial nach der Erfindung einphasig oder wenigstens hauptsächlich einphasig ist, läßt es sich in homogener und reproduzierbarer Weise herstellen und weiterbehandeln, auch unter Anwendung von Auf- oder Umschmelzen, ohne daß dabei störende Abweichungen in der Zusammensetzung durch Ausscheidung einer zweiten Phase aufzutreten brauchen. Bekanntlich werden auch die thermoelektrischen Eigenschaften eines Halbleitermaterials durch die Anwesenheit einer zweiten Phase verschlechtert, wenn die zweite Phase in beträchtlichen Konzentrationen von z. B. 10 oder 20% vorhanden ist. So ist eine zweite Phase insbesondere dann ungünstig, wenn das Vorzeichen der Thermo-EMK der zweiten Phase dem des Hauptbestandteils entgegengesetzt ist, wie es z. B. bei Anwesenheit von Ag2Te als zweiter Phase in einer beträchtlichen Menge im Halbleitermaterial nach der Erfindung der Fall wäre. Dies hat nämlich eine Herabsetzung der wirksamen Thermo-EMK zur Folge und führt zu einer erhöhten Wärmeleitung durch das Auftreten eines inneren Peltier-Effektes zwischen den beiden Phasen. Einphasigkeit ist aber auch zwecks Erzielung einer geringen Gitterwärmeleitung erwünscht, da heterogene Zusätze, wie Ag2Te und Sb2Te3, welche
eine höhere Wärmeleitung als das Halbmaterial nach der Erfindung aufweisen, eine Erhöhung der Wärmeleitung bewirken.
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In diesem Zusammenhang wird bemerkt, daß be- Verbindungen oder Legierungen der Komponenten reits vorgeschlagen wurde, eine Verbindung der Zu- in feinverteiltem Zustand und in der angegebesammensetzung AgSbTe2 als Halbleitermaterial in nen Zusammensetzung entsprechend der für solche Halbleitervorrichtungen, wie z. B. Dioden und Halbleitermaterialien üblichen Herstellungsweisen thermoelektrischen Vorrichtungen, zu verwenden. 5 mittels einer Wärmebehandlung, vorzugsweise in Dieses Material hat aber eine andere Zusammen- einer sauerstofffreien Atmosphäre, reagieren und setzt setzung als das Halbleitermaterial nach der Erfin- diese wenigstens hauptsächlich in eine homogene dung, und bei im Zusammenhang mit der vorliegen- Phase mit einer dementsprechenden Zusammensetden Erfindung durchgeführten Prüfungen wurde fest- zung um. So kann die homogene Phase dadurch hergestellt, daß AgSbTe2 weder einphasig ist noch ein- io gestellt werden, daß ein feinverteiltes Pulvergemisch phasig gebildet werden kann, sondern infolge der der angegebenen Zusammensetzung, gegebenenfalls Anwesenheit einer beträchtlichen Menge von Ag2Te nach Zusammenpressen, einer Wärmebehandlung als zweiter Phase heterogen ist, wodurch die bereits unterworfen und gesintert wird, bis sich die Phase erwähnten Nachteile auftreten. gebildet hat. Vorzugsweise wird aber eine homogene
Im Zusammensetzungsbereich des Halbleitermate- i5 Schmelze der Komponenten und/oder Verbindungen rials nach der Erfindung wird aber nach hinreichen- oder Legierungen in der angegebenen Zusammender Reaktion der zusammensetzenden Komponenten setzung hergestellt, z. B. durch Erhitzung auf eine oder Verbindungen ein Einphasenmaterial oder Temperatur von 600 bis 1000° C, und das aus der wenigstens praktisch ein Einphasenmaterial mit be- Schmelze entstandene Erstarrungsprodukt wird zur sonders guten Halbleitereigenschaften, insbesondere 2o weiteren Umsetzung in die homogene Phase einer auch in thermoelektrischer Hinsicht, erzielt, nämlich Wärmebehandlung unterworfen. Um unerwünschte mit einem optimalen thermoelektrischen Qualitäts- Inhomogenitäten in der Zusammensetzung des Reakfaktor tionsproduktes zu vermeiden, wird die Schmelze vor-
«2 σ zugsweise durch Abschrecken, z. B. an Luft oder in
Z — ~χ~ > as einer Flüssigkeit, z. B. Wasser oder Öl, zum Erstar
ren gebracht und anschließend das aus der Schmelze
wobei α die Thermo-EMK in Volt pro Grad Celsius, erzielte Erstarrungsprodukt durch die Wärmebehand- o die elektrische Leitung in Ω"1 cm"1 und λ die lung homogenisiert. Dabei kann die Schmelze auf die Wärmeleitung in Watt/cm 0C darstellen. Umgebungstemperatur abgeschreckt und das so ent-
Das Halbleitermaterial nach der Erfindung eignet 30 standene Erstarrungsprodukt darauf in einem gesich zur Anwendung in Halbleitervorrichtungen mit trennten Vorgang der Homogenisierungsbehandlung einem Halbleiterkörper mit einer oder mehreren unterworfen werden; es ist aber auch möglich, die Stromzuleitungselektroden, wie z. B. Dioden oder Schmelze und das daraus erhaltene Erstarrungsphotoelektrischen Vorrichtungen. Die Abwesenheit produkt nur sehr langsam weiter abzukühlen und so einer zweiten Phase, wenigstens in störenden Men- 35 der Wärmebehandlung zu unterwerfen oder nur auf gen, garantiert eine homogene elektrische Leitung die Homogenisationstemperatur abzukühlen und bei durch den Körper. dieser Temperatur der Wärmebehandlung zu unter-
Das Halbleitermaterial nach der Erfindung eignet werfen.
sich aber besonders zur Anwendung in thermoelek- Bei den der vorliegenden Erfindung zugrunde lie-
trischen Vorrichtungen, wie Peltier-Kühlvorrichtun- 40 genden Prüf ungen ergab sich auch, daß die homogene gen, Wärmepumpen und vorzugsweise in Thermo- Phase mit Ag, Sb und Te als Komponenten bei etwa generatoren, die bei hoher Temperatur, insbesondere 575° C aus Schmelze und Sb2Te3 peritektisch gebildet zwischen etwa 300 und 5500C, betrieben werden. wird und bei einer Temperatur zwischen 300 und Dazu besitzt eine thermoelektrische Vorrichtung nach 350° C, d.h. bei etwa 330° C, wieder desintegriert der Erfindung wenigstens ein thermoelektrisches 45 und in Ag2Te und Sb2Te3 übergeht. Letztere ÜberGlied aus dem Halbleitermaterial nach der Erfin- gangstemperatur kann aber durch den bereits vordung. Insbesondere eignet sich das thermoelektrische erwähnten teilweisen Ersatz einer oder mehrerer der Material dazu, als p-leitendes Glied in einer thermo- Komponenten für die auf Basis der homogenen elektrischen Zelle mit einem anderen Glied, Vorzugs- Ag-Sb-Te-Phase hergestellten Halbleitermaterialien weise aus einem dazu geeigneten Halbleitermaterial 50 nach der Erfindung anders, wahrscheinlich niedriger des η-Typs zusammenzuwirken. Die besondere Lage liegen.
der Zusammensetzungen des Halbleitermaterials Die Wärmebehandlung bzw. Homogenisierungs-
nach der Erfindung im Existenzbereich der gefunde- behandlung muß daher über der Übertragungstemnen homogenen Ag-Sb-Te-Phase, die hinsichtlich peratur des betreffenden Halbleitermaterials durchihrer Zusammensetzung mit guter Annäherung mit 55 geführt werden. Diese Wärmebehandlung ist bei
einer Temperatur zwischen etwa 320 und 5750C
2 Ag2Te ■ 3 Sb2Te3 durchführbar. Die Temperatur der Behandlung
wird aber vorzugsweise zwischen 450 und 54O0C
angedeutet werden kann, ermöglicht außerdem einen gewählt, da in dieser Temperaturstrecke die Umoptimal niedrigen Wert der Wärmeleitung zu erzie- 60 setzung schnell erfolgt, die Phasenbreite groß ist und len, da im Zusammensetzungsbereich des Halbleiter- teilweise Schmelzen des Materials sich noch nicht materials nach der Erfindung die Konzentration an störend bemerkbar macht. Nach der Wärmebehand-Kationlöchern und daher die Phononenstreuung grö- lung bzw. nach dem Homogenisieren wird das Reßer ist als im übrigen Teil des Existenzbereiches die- aktionsprodukt vorzugsweise abgeschreckt, z. B. an ser Phase. 65 Luft oder in einer Flüssigkeit, so daß wenigstens die
Die Erfindung betrifft weiterhin die Herstellung des Temperaturstrecke von 330 bis etwa 250° C oder die Halbleitermaterials nach der Erfindung. Dazu läßt Temperaturstrecke zwischen 33O0C und Zimmerman die Komponenten und/oder eine oder mehrere temperatur schnell durchlaufen wird und praktisch
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das Desintegrieren in Ag2Te und Sb2Te3 und sogar falls auch Verbindungen oder Legierungen, die bei das Auftreten von Keimen darstellen wird. Erhitzung in diese Komponenten oder deren
Die Wärmebehandlung wird vorzugsweise im Va- Legierungen oder Verbindungen übergehen) auskuum durchgeführt, obzwar zu diesem Zweck auch gegangen wird und diese in der angegebenen Bruttoeine andere sauerstofffreie neutrale Atmosphäre, 5 zusammensetzung während hinreichend langer Zeit wie z. B. eine Edelgasatmosphäre, oder N2 verwend- der Wärmebehandlung unterworfen werden, ergibt bar ist. Während der Wärmebehandlung oder beim sich eine homogene Phase oder wenigstens ein vorhergehenden Schmelzen kann vorteilhaft ge- Material, das praktisch nur aus einer homogenen wünschtenfalls eine tellurhaltige Atmosphäre ver- Phase besteht, mit guten halbleitenden, insbesondere wendet werden, um das Verdampfen von Tellur io guten thermoelektrischen Eigenschaften, hintanzuhalten. In F i g. 2 ist beispielsweise eine thermoelektrische
Die Erfindung betrifft weiterhin das Halbleiter- Vorrichtung nach der Erfindung in einer dazu gematerial bzw. den Halbleiterkörper, der aus einem eigneten Anordnung im Längsschnitt dargestellt. Die durch Anwendung eines Verfahrens nach der Erfin- beiden rechteckigen Stäbe 1 und 2 bilden die thermodung erzeugten Halbleitermaterial besteht. 15 elektrischen Glieder einer elementaren thermoelek-
Die Erfindung wird an Hand zweier Figuren und trischen Zelle. In der Praxis werden meist mehrere eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. solcher elementaren Zellen in Reihe geschaltet und
Fig. 1 zeigt einen Teil des ternären Ag-Sb-Te- so zu einer aus mehreren Elementen aufgebauten Diagramms; thermoelektrischen Vorrichtung vereint. Bei einer
F i g. 2 zeigt schematisch im Längsschnitt eine 20 solchen thermoelektrischen Vorrichtung nach der thermoelektrische Zelle nach der Erfindung. Erfindung besteht wenigstens eines der thermoelek-
In F i g. 1 ist ein Teil des ternären Ag-Sb-Te- trischen Glieder aus dem Halbleitermaterial nach der Diagramms deutlichkeitshalber in vergrößertem Erfindung, und zwar wird vorzugsweise das aus dem Maßstab dargestellt. Die Gehalte an Ag, Sb und Te Halbleitermaterial nach der Erfindung bestehende sind darin in Atomprozent auf die übliche Weise 25 thermoelektrische Glied, z.B. das Glied2 des p-Typs, längs der Dreieckseiten linear aufgetragen, wobei der in einer elementaren thermoelektrischen Zelle mit Gehalt an Ag in dieser Figur von 12 bis 32 Atom- einem Glied 1 des η-Typs, z. B. aus einem anderen prozent, der Gehalt an Te von 45 bis 65 Atompro- η-leitenden Halbleitermaterial, wie z. B. n-leitendes zent und der Gehalt an Sb von 23 bis 43 Atompro- PbTe, kombiniert. Die Platten 3,4 und 5 bestehen zent beschränkt ist. Linien gleichen Ag-Gehaltes sind 30 aus einem elektrisch gut leitenden Material und sind parallel zur rechten aufrechten Seite des Dreiecks, z. B. mittels einer Lötverbindung an den Gliedern 1 und der Gehalt an Ag kann längs der linken aufrech- und 2 befestigt. Wird eine solche thermoelektrische ten Seite des Dreiecks abgelesen werden. Linien Zelle als Peltier-Kühlvorrichtung oder Wärmepumps gleichen Sb-Gehaltes sind parallel zur linken aufrech- verwendet, so wird durch die Zelle ein Strom geten Seite des Dreiecks, und der Gehalt an Sb kann 35 schickt, der in Abhängigkeit von der Stromrichtung, längs der Basisseite des Dreiecks abgelesen werden. z. B. der Platte 3, Wärme entzieht und den Platten 4 Linien gleichen Te-Gehaltes sind parallel zur Basis- und 5 die Wärme zuführt. Die Platte 3 wird dann mit seite des Dreiecks, und der Te-Gehalt kann längs der dem zu kühlenden Raum und die Platten 4 und 5 rechten aufrechten Seite abgelesen werden. werden mit dem Mittel, durch das die Wärme abge-
In dieser Figur wird die Zusammensetzung 40 führt wird, z. B. Kühlflügeln, thermisch verbunden. (21,4 Atomprozent Ag; 26,8 Atomprozent Sb; Bei Anwendung als Thermogenerator wird eine 51,8 Atomprozent Te) durch den Punkte, die Zu- Platte, z.B. die Platte3, mit der Wärmequelle und sammensetzung (20,0 Atomprozent Ag; 26,8 Atom- die Platten 4 und 5 werden mit einem Mittel niedriprozent Sb; 53,2 Atomprozent Te) durch den gerer Temperatur thermisch in Kontakt gebracht, Punkt B und die Zusammensetzung (18,0 Atompro- 45 wodurch in der Zelle eine Thermo-EMK erzeugt zentAg; 28,8 Atomprozent Sb; 53,2 Atomprozent Te) wird.
durch den Punkt C dargestellt. Die drei Punkte A, Das Halbleitermaterial nach der Erfindung eignet
B und C bilden die Eckpunkte eines Dreiecks ABC. sich besonders zur Anwendung in einem Thermo-
Das Halbleitermaterial nach der Erfindung be- generator, der bei hoher Temperatur, z. B. zwischen steht wenigstens hauptsächlich aus einer homogenen 50 300 und 550° C, betrieben wird. Hat das Halbleiter-Phase Ab—Sb—Te und hat eine Zusammensetzung, material nach der Erfindung eine Übergangstempedie den Punkten A, B und C entspricht oder die zwi- ratur, unterhalb der die homogene Phase, sei es auch sehen den den Punkten A, B und C entsprechenden sehr langsam, desintegriert, wie es z. B. mit der Ag-Zusammensetzungen liegt. Das heißt die Zusammen- Sb-Te-Phase nach der Erfindung bei etwa 330° C Setzungen des Halbleitermaterials nach der Erfin- 55 der Fall ist, so muß das Halbleitermaterial naturgedung werden in diesem ternären Diagramm durch die maß unter Verhältnissen angewendet werden, bei auf den Dreieckseiten des Dreiecks ABC oder denen dieses Desintegrieren noch keinen schädlichen innerhalb des Dreiecks ABC liegenden Zusammen- Umfang annehmen kann, wie z. B. bei Temperaturen Setzungen dargestellt. Das Halbleitermaterial nach weit unterhalb der Ubergangstemperatur, oder in der Erfindung kann auch auf der Basis dieser homo- 60 einer thermoelektrischen Vorrichtung bzw. Zwigenen Ab-Sb-Te-Phase aufgebaut sein, wobei unter schenstufe derselben, die praktisch stets über der Beibehaltung einer auf oder innerhalb des Dreiecks Ubergangstemperatur betrieben wird. Im übrigen er- ABC liegenden Bruttozusammensetzung eine oder folgt das Desintegrieren unterhalb der Ubergangsmehrere der Bestandteile Ag, Sb oder Te auf die be- temperatur so langsam, daß während der Aufheizung reits oben angegebene Weise durch die bereits er- 6g beim Ein- und Ausschalten oder auch bei kurzzeiwähnten anderen Elemente ersetzt sind. tigern Betrieb unterhalb der Übergangstemperatur
Dadurch, daß von den Bestandteilen und/oder das Desintegrieren keinen schädlichen Umfang anderen Legierungen oder Verbindungen (gegebenen- nehmen kann oder bei weiterem Betrieb bei hoher
Temperatur die homogene Phase schnell wiederhergestellt wird.
Es wird nunmehr beispielsweise die Herstellung eines Halbleitermaterials nach der Erfindung mit einer Zusammensetzung nach der chemischen Formel
Ag19Sb28Te53
näher beschrieben.
Zur Erzielung der angegebenen Zusammensetzung Die erwähnten Größen wurden bei Zimmertemperatur (200C) gemessen; bei höheren Temperaturen, z. B. zwischen 300 und 55O0C, sind aber noch günstigere Werte von Z, l und α zu erwarten.
In ähnlicher Weise können Halbleitermaterialien nach der Erfindung, bei denen das Ag teilweise durch Cu5 Tl oder Au ersetzt ist, z. B.
Ag17Cu2Sb28Te53,
oder das Sb teilweise durch Bi oder As ersetzt ist, z.B.
Ag19Bi3Sb25Te53,
oder das Te teilweise durch S oder Se ersetzt ist, z. B.
Ag19Se8Sb28Te45,
dadurch hergestellt werden, daß diese Bestandteile in
werden 6,000OgAg, 9,9798gSb und 19,7983 gTe abgewogen und in einem Quarzröhrchen angebracht, das nach erfolgter Entlüftung auf etwa 10~2 Torr dichtgeschmolzen wurde. Die letztere Dezimale wurde für die flüchtigen Bestandteile Sb und Te durch Abrundung nach oben erzielt.
Das Quarzröhrchen wurde darauf in einem Widerstandsofen auf eine Temperatur von etwa 700° C erhitzt, bis die ganze Charge geschmolzen war. Nach
dem Schütteln des Röhrchens zur Erzielung einer ao der angegebenen Zusammensetzung derselben Wärhomogenen Schmelze wurde es schnell aus dem Ofen mebehandlung unterworfen werden,
herausgeholt und an Luft auf Zimmertemperatur ab- Das Halbleitermaterial nach der Erfindung kann
geschreckt, um beim Erstarren unerwünschte inho- auch dadurch hergestellt werden, daß ein Pulvergemogene Abscheidungen im Erstarrungsprodukt zu misch der Bestandteile oder deren Verbindungen zuvermeiden. Während dieser schnellen Abkühlung 35 sammengepreßt und durch eine Wärmebehandlung hat sich in der Charge die homogene Phase bereits zur Reaktion gebracht und gesintert wird. Die dazu teilweise gebildet. Wird die Schmelze langsamer ab- erforderliche Behandlungsdauer ist aber beträchtlich gekühlt, so ist der Gehalt an homogener Phase in der länger. Es ist viel günstiger, in der Praxis die BeCharge zwar größer, aber die Möglichkeit uner- standteile und/oder Verbindungen oder Legierungen wünschter Ausscheidungen wird dann ebenfalls 30 zusammenzuschmelzen und das erzielte Erstarrungsgrößer, produkt zu pulverisieren und die Homogenisierungs-Anschließend wurde das so erzielte Stäbchen behandlung und Sinterbehandlung an den aus diesem etwa 280 Stunden lang bei etwa 5300C erhitzt und Pulver gebildeten Körpern durchzuführen. Die meso homogenisiert, worauf es in Wasser abgeschreckt chanische Bearbeitung und Bildung der Körper erwurde. Aus einer metallographischen Prüfung ergab 35 folgt in diesem Falle in einfacher Weise. Schließlich sich, daß das Stäbchen völlig einphasig war. Bei sei noch bemerkt, daß im Rahmen der Erfindung
durch einen Fachmann noch viele Änderungen angebracht werden können. So ist es z. B. auch möglich, das Ausgangsmaterial auf die in dieser Technik üblichen Weisen mit kleinen Gehalten an Verunreinigungen, wie Halogenen oder Elementen aus Nebengruppen, zum Beeinflussen der Leitung 2x1 dotieren.
Messung wurden weiterhin folgende günstige Werte der thermoelektrischen Größen gefunden:
Thermo-EMK α +230 μν/° C,
Elektrische Leitung σ .. 200 Ω ~ * cm~],
Wärmeleitung λ 6,5 · 10 ~3 Watt/cm ° C,
was einem thermoelektrischen Qualitätsfaktor
45
η2σ
1,62-10-3/0C
gleichkommt.

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Halbleitermaterial, das wenigstens hauptsächlich aus einer homogenen Ag-Sb-Te-Phase besteht und eine der folgenden Zusammensetzungen
(21,4 Atomprozent Ag; 26,8 Atomprozent Sb; 51,8 Atomprozent Te)
(20,0 Atomprozent Ag; 26,8 Atomprozent Sb; 53,2 Atomprozent Te)
(18,0 Atomprozent Ag; 28,8 Atomprozent Sb; 53,2 Atomprozent Te)
oder eine Zusammensetzung hat, bei der die jeweiligen Gehalte von Ag, Sb oder Te zwischen dem größten und dem kleinsten für das jeweilige Element oben angegebenen Wert liegen, wobei das Element Ag gegebenenfalls durch eines oder mehrere der Elemente Cu, Tl und Au zu höchstens 30 Atomprozent seiner Menge, das Element Sb gegebenenfalls durch eines oder beide Elemente Bi und As zu höchstens 50 Atomprozent seiner Menge und das Element Te gegebenenfalls durch eines oder beide Elemente Se und S zu höchstens 50 Atomprozent seiner Menge ersetzt ist.
2. Verwendung des Halbleitermaterials nach Anspruch 1 als Werkstoff für Halbleiterkörper mit wenigstens einer Stromzuleitungselektrode, z.B. Dioden oder photoelektrische Vorrichtungen.
3. Verwendung des Halbleitermaterials nach Anspruch 1 als Werkstoff für thermoelektrische Vorrichtungen, vorzugsweise Thermogeneratoren mit wenigstens einem thermoelektrischen Glied aus dem Halbleitermaterial.
4. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermaterials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bestandteile und/oder eine
oder mehrere Verbindungen oder Legierungen der Bestandteile in feinverteiltem Zustand und in der angegebenen Zusammensetzung mittels einer Wärmebehandlung in einer sauerstofffreien Atmosphäre so lange reagieren läßt, bis wenigstens hauptsächlich die homogene Phase mit einer dementsprechenden Zusammensetzung sich gebildet hat.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die homogene Phase dadurch hergestellt wird, daß ein feinverteiltes Pulvergemisch der angegebenen Zusammensetzung nach Zusammenpressen einer Wärmebehandlung unterworfen und gesintert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine homogene Schmelze der Bestandteile und/oder Legierungen oder Verbindungen in der angegebenen Zusammensetzung hergestellt wird und daß das aus der Schmelze
erzielte Erstarrungsprodukt zur weiteren Umsetzung in die homogene Phase einer Wärmebehandlung unterworfen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze durch Abschrekken zum Erstarren gebracht und das erzielte Erstarrungsprodukt durch die Wärmebehandlung homogenisiert wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen etwa 330 und 5700C, vorzugsweise zwischen 450 und 5400C, durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsprodukt nach der Wärmebehandlung bzw. Homogenisierungsbehandlung abgeschreckt wird, und zwar wenigstens über die Temperaturstrecke von 330 bis 25O0C hinweg.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
709 577/286 4.67 ® Bundesdruckerei Berlin
DEN20687A 1960-10-22 1961-10-18 Halbleitermaterial, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung in insbesondere thermoelektrischen Vorrichtungen Pending DE1239480B (de)

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