DE1275221B - Verfahren zur Herstellung eines einen Tunneleffekt aufweisenden elektronischen Festkoerperbauelementes - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines einen Tunneleffekt aufweisenden elektronischen FestkoerperbauelementesInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
HOIl
Nummer: 1275 221
Aktenzeichen: P 12 75 221.5-33 (S 85617)
Anmeldetag: 11. Juni 1963
Auslegetag: 14. August 1968
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines einen Tunneleffekt aufweisenden
elektronischen Festkörperbauelementes mit mindestens zwei metallischen Schichten und einer jeweils
diese Schichten trennenden, dünnen Isolationsschicht aus Aluminiumoxyd. Durch die Zeitschrift »Electro-Technology«,
67 (1961), 1, S. 11 (vgl. auch das nachveröffentlichte USA.-Patent 3 116 427) ist bereits ein
elektronisches Festkörperbauelement bekannt, das aus zwei Aluminiumschichten besteht, welche durch
eine weitere Schicht aus Aluminiumoxyd getrennt werden. Diese Aluminiumoxydschicht wird durch
Oxydieren der ersten Aluminiumschicht gebildet und ist extrem dünn. Sie weist lediglich eine Dicke von
etwa zehn Atomschichten auf. In der Literaturstelle »Physical Review«, Vol. 126, Nr. 6, 1962, S. 1968
bis 1973, insbesondere S. 1968 und 1969, werden ebenfalls elektronische Festkörperbauelemente beschrieben,
welche sich einer dünnen Isolationsschicht aus Aluminiumoxyd bedienen, die eine Dicke von
weniger als 100 A besitzt. Es wird vorgeschlagen, die Isolationsschicht so zu bilden, daß zuerst eine Grundschicht
aus Aluminium auf einer Glasplatte gebildet wird und diese dann während mehrerer Tage in
einem staubfreien Behälter bei einer Temperatur von 22 +10C oxydiert wird. Diese vorbekannten elektronischen
Festkörperbauelemente mit Tunneleffekt besitzen jedoch bei der Fabrikation eine sehr hohe
Ausschußrate. Infolge der sehr dünnen Isolationsschicht entstehen sehr leicht Kurzschlüsse zwischen
den beiden Elementen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das sich zur Herstellung
eines einen Tunneleffekt aufweisenden elektronischen Festkörperbauelements eignet, ohne daß
eine hohe Ausschußrate in Kauf genommen werden muß.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Isolationsschicht durch Aufdampfen
von Aluminiumoxyd zu einer Dicke in der Größenordnung von 100 bis 1000 A hergestellt wird und
daß dann an die metallischen Schichten eine Spannung von etwa 5 bis 25 Volt während einer Dauer
von einer halben Minute bis zu 5 Minuten angelegt wird.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die einzelnen Festkörperbauelemente
einheitlich ausfallen und eine weitaus geringere Gefahr für einen Kurzschluß zwischen den
beiden Filmschichten besteht. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun an Hand der Zeichnung
beschrieben. Es zeigt
Verfahren zur Herstellung eines einen
Tunneleffekt aufweisenden elektronischen
Festkörperbauelementes
Tunneleffekt aufweisenden elektronischen
Festkörperbauelementes
Anmelder:
Sperry Rand Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. E. Weintraud, Patentanwalt,
6000 Frankfurt, Mainzer Landstr. 134-146
Als Erfinder benannt:
Solomon Robert Pollack, Philadelphia, Pa.;
Clarence Edward Morris,
Audubon, Pa. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. Juni 1962 (203 131)
F i g. 1 eine schematische Ansicht eines elektronischen Festkörperbauelementes mit Schichten gemäß
der vorliegenden Erfindung,
F i g. 2 die Strom-Spannungs-Kurve eines nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Festkörperbauelements,
F i g. 3 den in Abhängigkeit von der Temperatur bei einer gegebenen Spannung durch ein nach der
vorliegenden Erfindung hergestelltes Festkörperbauelement fließenden Strom und
F i g. 4 eine elektrische Eigenschaft eines nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Festkörperbauelementes.
Wie man herausgefunden hat, besitzt ein Festkörperbauelement, das aus einem Film aus elektrisch
leitendem Metall, einem Film aus Aluminiumoxyd und einem weiteren Film aus elektrisch leitendem
Metall besteht, wobei der Film aus Aluminiumoxyd zwischen den Filmen aus elektrisch leitendem Metall
angeordnet ist und mit diesen in Berührung steht, und einer der aus elektrisch leitendem Metall bestehenden
Filme aus einem anderen Metall als Aluminium besteht, brauchbare elektrische Eigenschaften
und eignet sich für elektronische Festkörperbauelemente mit Tunneleffekt.
F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein elektronisches Festkörperbauelement gemäß der vor-
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3 4
liegenden Erfindung, dessen elektrisch leitender Wird elementares Aluminium unter solchen Bedin-MetallfilmMl
10 auf einem geeigneten (nicht dar- gungen, d.h. bei einem Partialdruck des Sauerstoffs,
gestellten) Träger aufgebracht ist. Auf dem Metall- verdampft, so verdampft das Aluminium unter im
film 10 ist ein Film 11 aus Aluminiumoxyd (Al2O3) wesentlichen gleichzeitiger Oxydation; beim Veraufgebracht.
Auf dem Film 11 aus Aluminiumoxyd 5 dampfen des elementaren Aluminiums schlägt sich
ist wiederum ein weiterer Film 12 aus elektrisch also Aluminiumoxyd auf der zu plattierenden Fläche
leitendem Metall M 2 aufgebracht. Die Metalle Ml nieder.
und M 2 können gleich oder verschieden sein. Vor- Die Metallfilme, aus denen das Festkörperbauaussetzung
ist jedoch, daß mindestens einer der mit element besteht, können eine beliebige, geeignete
dem aus Aluminiumoxyd bestehenden Film in Be- io Dicke ausweisen, beispielsweise eine Dicke in der
rührung stehenden Filme 10, 12 aus einem anderen Größenordnung von 100 bis 10 000 A; im allgemeinen
Metall als Aluminium besteht. Wie ersichtlich, sind liegt die Dicke zwischen 5000 und 10 000 A. In
Mittel vorgesehen, zu denen eine geeignete Span- einem Festkörperbauelement, das als »Tunnelnungsquelle,
wie beispielsweise die Batterie 14, ge- kathode« geeignet ist, könnte beispielsweise der als
hört, die mit ihren Klemmen über die Leiter 15 und 15 Anode vorgesehene Film eine Dicke von 100 bis
16 mit den Metallfilmen 10 und 12 an den Kontakten 5000 A haben, der somit wesentlich dünner wäre als
10 a und 12« in elektrischer Verbindung steht. Bei der auf der anderen Seite der isolierenden Alumider
in F i g. 1 gezeigten Anordnung wird dem aus niumoxydschicht befindliche Metallfilm, der die Ka-Aluminiumoxyd
bestehenden Film 11 über die Elek- thode darstellt und etwa 5000 bis 10 000 A dick
troden oder Metallfilme 10, 12 eine Spannung auf- 20 sein könnte.
gedrückt. An den hier beschriebenen und in F i g. 1 darge-
An Stelle der Batterie 14 lassen sich auch andere stellten Festkörperbauelementen wurdenUntersuchun-
Mittel einsetzen, um dem Aluminiumoxydfilm 11 eine gen vorgenommen hinsichtlich des elektrischen
Spannung aufzudrücken. Die gemäß der vorliegenden Widerstandes, des Tunnelwiderstandes (d. h. des
Erfindung hergestellten Festkörperbauelemente, 25 Verhältnisses von Spannung zu der zwischen den
welche aus den Metallschichten oder Filmen 10 und beiden durch den Aluminiumoxydfilm elektrisch
12 sowie aus dem diese beiden Filme trennenden voneinander getrennten Metallfilmen fließenden
Aluminiumoxydfilm 11 bestehen, können auch aus Menge Strom) sowie der Wechselbeziehungen zwi-
mehr Schichten als der in F i g. 1 gezeigte aus drei sehen Strom, Spannung und Temperatur. Diese
Schichten zusammengesetzte Verband bestehen, der 30 Untersuchungen erstreckten sich über einen breiten
die wesentliche Filmkombination darstellt. So kann Temperaturbereich, und zwar von der Temperatur
im einzelnen ein weiterer Film oder eine weitere von flüssigem Stickstoff bis zur Zimmertemperatur.
Schicht aus Aluminiumoxyd auf die Metallfilme 10 Die bei diesen Untersuchungen beobachteten Ströme
und/oder 12 aufgebracht werden, oder es können haben die Spannungs- und Temperaturabhängigkeit
weitere Filme aus anderem Metall auf den Filmen 10 35 entsprechend Schottkys Theorie hoher Feldelek-
und/oder 12 und auf diesen wiederum ein oder meh- tronenemission, und die Daten stimmen im wesent-
rere aus Aluminiumoxyd bestehende Filme vorge- liehen überein. Es wurde eine geringe Austrittsarbeit
sehen werden, wobei die dabei entstehende Film- festgestellt, die höchstwahrscheinlich die Ursache für
kombination jedoch die in F ig. 1 gezeigte Zusammen- den bei tiefen Temperaturen festgestellten Strom ist,
Setzung von Elementen oder Filmen aufweist. 40 der hier auf das Durchtunneln im Fowler-Nordheim-
Die oben beschriebenen und in F i g. 1 gezeigten Bereich zurückgeführt wurde.
Filmverbände können aus verschiedenen elektrisch Die Festkörperbauelemente gemäß der vorliegenleitenden
Metallen gefertigt werden. Als Metall Ml den Erfindung wurden nach folgendem Verfahren
und/oder M 2 eignen sich folgende elektrisch leitende hergestellt: Ein Film aus Blei mit einer Dicke von
Metalle: Gold, Silber, Platin, Paladium, Aluminium, 45 etwa 5000 A wurde im Vakuum auf eine 25 X 5 cm
Kupfer, Zink, Chrom, Eisen, Nickel, Blei, Magne- große Abdeckplatte aus Glas aufgedampft. Auf diesium,
Titan, Tantal, Vanadium, Kobalt, Wolfram, sen Bleifilm wurde durch Verdampfen von praktisch
Wismut sowie verschiedene andere elektrisch leitende reinem Aluminium (99,999%) in Sauerstoffatmo-Metalle.
Sphäre bei einer Verdampfungsgeschwindigkeit von Bei der Herstellung derartiger Festkörperbau- 50 etwa 0,5 bis 1,0 A/sec ein Film aus Aluminiumoxyd
elemente können die Metallfilme und der Aluminium- aufgedampft. Der Partialdruck des Sauerstoffs wähoxydfilm
nach verschiedenen Verfahren aufgebracht rend des Verdampfens und Aufdampfens des Aluwerden.
Zu diesen Verfahren gehören Galvanisieren, miniumoxyds wurde auf etwa 0,8 · 10~3 mm Hg ge-Aufbringen
ohne Strom, Aufdampfen, Kathoden- halten, indem während der Verdampfung Sauerstoffzerstäubung
u. dgl. Es wird jedoch vorgezogen, die 55 gas in dosierter Menge in das System geleitet wurde.
Filme, und zwar insbesondere den Film aus Alumi- Es wurde ein transparenter Isolierfilm aus Alumininiumoxyd,
durch Aufdampfen aufzutragen, d. h., das umoxyd mit einer Dicke von etwa 350 A, gemessen
aufzubringende Metall verdampft bei Verdampfungs- mit einem mehrstrahligen Interferometer, erhalten,
temperatur im Vakuum und schlägt sich auf der zu Auf diesen Aluminiumoxydfilm wurden sodann fünf
plattierenden Fläche nieder. 60 etwa 5000 A dicke und verschieden breite Querin Verbindung mit der Bildung des Aluminium- streifen aus Blei aufgedampft, so daß sich fünf Festoxydfilms
wird insbesondere vorgezogen, den Alu- körperbauelemente vom Typ Pb-Al2O3-Pb mit unterminiumoxydfilm
durch Verdampfen von elementarem schiedlichen Flächen ergaben. Die Flächen dieser
Aluminium in gesteuerter Atmosphäre, die im wesent- fünf Festkörperbauelemente waren ganze Vielfache
liehen nur Sauerstoff in gasförmiger Form enthält, 65 von 2,5 · 10~3 cm2 zwischen 2,5 · 10~s und 2 ■ 10~2
wie beispielsweise in einer Atmosphäre, die im cm2.
wesentlichen nur Sauerstoffgas unter einem Druck Für mehrere so hergestellte Proben wurden die
von 1 ■ 10~3 bis 1 · 10~4 mm Hg enthält, herzustellen. Strom-Spannungs-Kennlinien ermittelt, und zwar bei
Temperaturen zwischen 80 und 300° K. Bei allen untersuchten Proben überschritt der Strom bis zur
»Formierung« des Aluminiumoxydfilms nie 10"7 A, d. h., mit dem ersten Anlegen einer Spannung an
einen neuen Film wurden kleine Ströme (kleiner als 10~7 A) erhalten, bis die Spannung ungefähr 12 V
erreichte. Bei dieser Spannung begann der Strom stärker zu werden und erhöhte sich weiter während
etwa 45 Sekunden. Anschließend blieb er konstant in der Größenordnung von Milliampere. F i g. 2 zeigt
die I-V-Kennlinie des gebildeten Festkörperbauelementes.
Aus Kennlinien, die denen in F i g. 2 ähnlich sind, wurde die Stromkurve bei einer gegebenen Spannung
in Abhängigkeit von der Temperatur bestimmt. F i g. 3 zeigt die so erhaltene Kurve für eine Spannung
von 7 V. Wie F i g. 3 zeigt, ist der Strom unterhalb 235° K nur sehr wenig temperaturabhängig,
während er oberhalb 235° K sehr stark von der Temperatur abhängt. Die obenerwähnte »Formierung«
des Aluminiumoxydfilms tritt auf, wenn an den etwa 350 A dicken Aluminiumoxydfilm eine
Spannung von etwa 10 bis 16 V angelegt wird. Der »Formierungsprozeß« weist folgende Merkmale auf:
Für ein Festkörperbauelement aus Metall—Aluminiumoxyd—Metall
mit einem Flächeninhalt von 2,5 · IO-3 cm2 beträgt der Strom etwa 10~7 A, bis
eine Vorspannung von etwa 12 V erreicht ist. Bei dieser Spannung erhöht sich der Strom sodann im
Verlauf von etwa 45 Sekunden und erreicht nach etwa einer Minute seinen Endwert von etwa 10~3 A.
Der natürliche Logarithmus des Stroms ist proportional FVs, wo V die angelegte Spannung ist. Eine
formierte Probe, der keine Spannung aufgedrückt wird, muß nach etwa einer Stunde nachformiert werden.
Diese Nachformierung erfordert jedoch kürzere Zeiten und kleinere Spannungen. Ein gegebenes Festkörperbauelement
läßt sich mit Gegenpolung formieren. Der Formierprozeß ist temperaturabhängig und erfordert bei tieferen Temperaturen höhere
Spannungen und mehr Zeit. Es ist nicht möglich gewesen, einen neuen Film bei Temperaturen von flüssigem
Stickstoff zu formieren, obwohl Spannungen bis zu 20 V bis zu 2 Stunden angelegt wurden
(die Dicke des Aluminiumoxydfilms betrug etwa 350 Ä).
Ein formierter Filmverband gemäß der vorliegenden Erfindung leitet mehr Strom als ein nichtformierter
Film. Es wird angenommen, daß der Formierungsprozeß aus dem Aufbau einer positiven elektrischen
Raumladung besteht, die unter dem Einfluß des Feldes zur Kathode fließt. Durch diese positive
Raumladung wird das Feld um die Kathode verstärkt und führt damit zu einer verringerten Scheinaustrittsarbeit.
Dies führt zu einer verringerten Austrittsarbeit vom Metall zum Isolator, welche die Ursache für
den stärkeren Strom zu sein scheint. In Tunnelvorrichtungen können daher dickere Filme aus Aluminiumoxyd
benutzt werden, da man in formierten Filmen die gleichen Stromdichten erhält wie in unformierten,
etwa ein Siebentel so dicken Filmen. Dies ist ein offensichtlicher Vorteil, da bei einem
relativ dicken Aluminiumoxydfilm, d. h. einem Film mit einer Dicke von mehr als 100 A, die Gefahr eines
Kurzschlusses in der Vorrichtung kleiner ist.
Die vorausgesetzte Raumladung kann durch eine Wanderung von Al3+ Ionen entstehen, wodurch in
dem Al2O3-Gitter in der Nähe gelegene Zwischenräume
frei werden, oder durch ionisierte negative Ionenleerstellen (Sauerstoffehlsteilen).
Es liegt nahe, daß infolge der vorausgesetzten Raumladung in dem als Isolator wirkenden Aluminiumoxydfilm
Nachströme möglich sind. Um diese Möglichkeit zu prüfen, wurde — wie oben beschrieben
— ein Festkörperbauelement aus Blei—Aluminiumoxyd—Blei
bei 15,5 V formiert und die Spannung auf Null verringert. Die Probe wurde dann kurzgeschlossen. Unmittelbar darauf wurden die
Klemmen mit einem Millimikroamperemeter verbunden und der festgestellte Strom in Abhängigkeit von
der Zeit aufgezeichnet. F i g. 4 zeigt diesen festgestellten Strom als Funktion der Zeit. Die festgestellten
Ströme lassen sich durch den Abbau der Raumladung bis zur Gleichgewichtskonzentration im
Aluminiumoxydfilm erklären. Dadurch ergibt sich ein äußerer Strom, der durch den Abbau der induzierten
Ladungen in den Metallfilmen hervorgerufen wird.
Gemäß der von der vorliegenden Erfindung vermittelten Lehre wurden verschiedene Festkörperbauelemente
hergestellt, so u. a.
Gold—Aluminiumoxyd—Gold,
Aluminium—Aluminiumoxyd—Blei,
Blei—Aluminiumoxyd—Blei
Aluminium—Aluminiumoxyd—Blei,
Blei—Aluminiumoxyd—Blei
sowie verschiedene andere.
Zu den Festkörperbauelementen, die sich gemäß der vorliegenden Erfindung ohne weiteres herstellen
lassen, gehören
Kupfer—Aluminiumoxyd—Kupfer,
Gold—^Aluminiumoxyd—Aluminium,
Chrom—Aluminiumoxyd—Chrom,
Chrom—Aluminiumoxyd—Aluminium,
Kupfer—Aluminiumoxyd—Gold,
Zink—^Aluminiumoxyd—Aluminium,
Eisen—Aluminiumoxyd—Aluminium,
Eisen—Aluminiumoxyd—Gold,
Silber—Aluminiumoxyd—Gold,
Silber—Aluminiumoxyd—Aluminium,
Silber—Aluminiumoxyd—Silber,
Platin—Aluminiumoxyd—Gold,
Paladium—Aluminiumoxyd—Aluminium,
Kupfer—Aluminiumoxyd—Blei,
Silber—Aluminiumoxyd—Blei,
Gold—Aluminiumoxyd—Zinn,
Zink—Aluminiumoxyd—Zinn,
Tantal—Aluminiumoxyd—Aluminium,
Nickel—Aluminiumoxyd—Aluminium,
Nickel—Aluminiumoxyd—Chrom,
Nickel—Aluminiumoxyd—Gold,
Silber—Aluminiumoxyd—Chrom,
Wolfram—Aluminiumoxyd—Gold,
Wolfram—^Aluminiumoxyd—Aluminium,
Magnesium—^Aluminiumoxyd—Aluminium,
Kadmium—Aluminiumoxyd—Gold,
Kadmium—Aluminiumoxyd—Aluminium
Gold—^Aluminiumoxyd—Aluminium,
Chrom—Aluminiumoxyd—Chrom,
Chrom—Aluminiumoxyd—Aluminium,
Kupfer—Aluminiumoxyd—Gold,
Zink—^Aluminiumoxyd—Aluminium,
Eisen—Aluminiumoxyd—Aluminium,
Eisen—Aluminiumoxyd—Gold,
Silber—Aluminiumoxyd—Gold,
Silber—Aluminiumoxyd—Aluminium,
Silber—Aluminiumoxyd—Silber,
Platin—Aluminiumoxyd—Gold,
Paladium—Aluminiumoxyd—Aluminium,
Kupfer—Aluminiumoxyd—Blei,
Silber—Aluminiumoxyd—Blei,
Gold—Aluminiumoxyd—Zinn,
Zink—Aluminiumoxyd—Zinn,
Tantal—Aluminiumoxyd—Aluminium,
Nickel—Aluminiumoxyd—Aluminium,
Nickel—Aluminiumoxyd—Chrom,
Nickel—Aluminiumoxyd—Gold,
Silber—Aluminiumoxyd—Chrom,
Wolfram—Aluminiumoxyd—Gold,
Wolfram—^Aluminiumoxyd—Aluminium,
Magnesium—^Aluminiumoxyd—Aluminium,
Kadmium—Aluminiumoxyd—Gold,
Kadmium—Aluminiumoxyd—Aluminium
sowie verschiedene andere.
Insbesondere wird es vorgezogen, die nach der vorliegenden Erfindung herzustellenden Festkörperbauelemente
durch Verdampfen bzw. Aufdampfen des betreffenden Metalls im Vakuum herzustellen,
beispielsweise bei einem Unterdruck von etwa 10~3 bis etwa 106 mm Hg absolut, mehr oder weniger, je
nachdem, welches Metall verwendet wird.
Das Ver- und Aufdampfen der Metallfilme und des Aluminiumoxydfilms wird vorzugsweise in einer
geschlossenen Vorrichtung bei gesteuertem Unterdruck ausgeführt. Bei der Herstellung eines Festkörperbauelementes
des Typs Gold—Aluminiumoxyd—
Gold wird im wesentlichen reines Gold beispielsweise in einer geschlossenen Vorrichtung, wie z. B. in einer
Glasglocke erhitzt und verdampft und dabei ein Film aus Gold mit einer Dicke von etwa 5000 bis 10 000 A
auf einen Träger wie eine Glasplatte aufgedampft, wobei der Unterdruck während des Verdampfens
und Aufdampfens des Goldfilms kleiner als 10~3 mm Hg absolut ist. Es ist wünschenswert, den aufzudampfenden
Goldfilm aus einer abgewogenen Menge Gold herzustellen, die ausreicht, um nach dem Ver-
und Aufdampfen einen Goldfilm mit der gewünschten Dicke auf dem Träger zu erhalten.
Im Anschluß an das Aufdampfen des Goldfilms wird eine bestimmte Menge Sauerstoff gas in die Vorrichtung
geleitet, um einen Partialdruck des Sauerstoffs in der Größenordnung von etwa 8 · 10~4 mm
Hg zu erhalten. Anschließend wird die Vorrichtung etwa 5 bis 10 Minuten mit Sauerstoff gereinigt. Sodann
wird in Anwesenheit dieses Sauerstoffgases im wesentlichen reines Aluminium verdampft, wodurch
auf den zuvor erhaltenen Goldfilm ein Film aus Aluminiumoxyd aufgedampft wird. Die Geschwindigkeit,
mit der das Aluminium verdampft und dabei den Aluminiumoxydfilm bildet, wird so gewählt, daß sich
der Aluminiumoxydfilm mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 bis 5 A/sec aufbaut. Die Dicke des AIuminiumoxydfilms
wird gesteuert, indem eine Menge Aluminium, deren Gewicht bekannt ist, vollständig
verdampft wird. Der Partialdruck des Sauerstoffgases während des Aufdampfens des Aluminiumoxyds wird
durch Zufuhr einer gesteuerten Menge Sauerstoffgas in die Vorrichtung während der Verdampfung aufrechterhalten.
Nach dem Aufbringen des AlumimumoxydfUms
wird ein weiterer Goldfilm aufgedampft, diesmal auf den Aluminiumoxydfilm. Das Aufdampfen dieses
Goldfilms findet in der zuvor beschriebenen Weise statt.
Die Herstellung der Festkörperbauelemente gemäß der vorliegenden Erfindung ist insofern vorteilhaft,
als die Filme unter gesteuerten Umwelteinflüssen hergestellt werden, wobei die Metallfilme und der
Aluminiumoxydfilm nach demselben Verfahren aufgedampft werden. Die Handhabung der Filme oder
des die Filme enthaltenen Trägers wird auf ein Mindestmaß beschränkt, so daß Verunreinigungen,
die normalerweise auftreten, wenn der Film von einer Vorrichtung in die andere gebracht wird, vermieden
werden.
Gewünschtenfalls können die Kanten des Festkörperbauelementes mit einem Isolierfilm aus Siliziummonoxyd
(SiO) oder einem geeigneten anderen Isolierwerkstoff versehen werden. Außerdem können die
in F i g. 1 dargestellten elektrischen Kontakte 10 α und α direkt aus den Metallfilmen 10,12 hergestellt oder
aus anderen elektrisch leitenden Metallfilmen gefertigt werden, die neben den Metallfilmen 10, 12 angeordnet
sind und mit diesen in Berührung stehen.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung eines einen Tunneleffekt aufweisenden elektronischen Festkörperbauelementes
mit mindestens zwei metallischen Schichten und einer jeweils diese Schichten
trennenden dünnen Isolationsschicht aus Aluminiumoxyd, dadurch gekennzeichnet,
daß die Isolationsschicht durch Aufdampfen von Aluminiumoxyd bis zu einer Dicke in
der Größenordnung von 100 bis 1000 A hergestellt wird und daß dann an die metallischen
Schichten eine Spannung von etwa 5 bis 25 V während der Dauer von einer halben Minute bis
zu 5 Minuten angelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht durch
Verdampfen von Aluminium in Sauerstoffgas unter einem Druck in der Größenordnung von
ΙΟ"3 bis ΙΟ"4 mm Hg gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Schichten
durch Verdampfen von Metall erzeugt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angelegte Spannung und
Dauer derselben so gewählt werden, daß der Stromfluß in der Isolierschicht am Ende der
Dauer beachtlich größer ist als am Anfang derselben.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Electro-Technology, 67 (1961), 1, S. 11;
Phys. Rev., Vol.126, Nr. 6, 1962, S. 1968 bis 1973.
Electro-Technology, 67 (1961), 1, S. 11;
Phys. Rev., Vol.126, Nr. 6, 1962, S. 1968 bis 1973.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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