DE1282803B - Lichtempfindliche Festkoerpervorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIl

Deutsche KL: 21g-29/01

Nummer: 1 282 803

Aktenzeichen: P 12 82 803.4-33 (W 38061)

Anmeldetag: 30. November 1964

Auslegetag: 14. November 1968

Die Erfindung betrifft eine lichtempfindliche Festkörpervorrichtung, die in einem breiten Spektralbereich empfindlich ist, eine große Fläche besitzt und gegebenenfalls Verstärkung aufweist.

Die Erfindung geht aus von den bekannten Tunneldioden. Solche Tunneldioden bestehen im allgemeinen aus zwei Halbleiterzonen, die an ihrer Grenzfläche eine dünne Sperrschicht bilden, die unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes von Elektronen aus der η-Zone untertunnelt werden kann.

Es ist bekannt, eine solche als Schwingungserzeuger dienende Tunneldiode mit einer Solarzelle zu kombinieren (Proceedings of the I.R.E., November 1960, S. 1840). Die Solarzelle erzeugt durch Lichtbestrahlung heiße Elektronen, die in den Halbleiter einwandern. Die so erzeugten Träger sollen in der anschließenden Tunneldiode infolge negativen Widerstandes derselben Schwingungen hervorrufen. Die Tunneldiode selbst ist also hier nicht lichtempfindlich.

Die Umsetzung von Licht in elektrischen Strom mit einer Solarzelle, gegebenenfalls mit nachgeschalteter Tunneldiode, ist jedoch für große Wellenlängen nicht brauchbar, weil bei einem Halbleiter eine große Bandlücke zwischen dem Elektronenband und dem Löcherband besteht.

Dasselbe gilt für einen Isolierstoff, der unmittelbar einer Belichtung ausgesetzt wird. Deshalb wäre auch eine bekannte Abart der Tunneldiode (USA.-Patentschrift 3 056 073), die aus durch eine dünne Isolierschicht getrennten elektrisch leitenden Schichten besteht, nicht als lichtempfindliche Festkörpervorrichtung in einem größeren Wellenlängenbereich brauchbar. Lichtempfindliche Tunneldioden sind denn auch bisher nicht bekanntgeworden.

Die bisher bekannten lichtempfindlichen Festkörpervorrichtungen, soweit sie praktisch verwendbar sind, beruhen fast ausschließlich auf dem Prinzip der Sperrschichtphotozelle. Sie bestehen aus einer lichtdurchlässigen Emitterschicht aus elektrisch leitendem Material, einer daran anschließenden Halbleiterschicht mit Elektronenfallen bestimmten Niveaus für die von der Emitterschicht gelieferten Elektronen, einer an die Halbleiterschicht anschließenden Kollektorelektrode, die für jedes eingefangene Elektron Löcher in die Halbleiterschicht injiziert, und einer an der Halbleiterschicht liegenden Vorspannung, die eine Potentialschwelle an der Grenzfläche zwischen Emitter und Halbleiter erzeugt. Das auf eine solche Photozelle auffallende Licht wird im Halbleiter absorbiert und verändert dadurch das Einfangniveau der Elektronenfallen. Solche Sperr-Lichtempfindliche Festkörpervorrichtung

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,

East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. G. Weinhausen, Patentanwalt,
8000 München 22, Widenmayerstr. 46

Als Erfinder benannt:

Robert M. Handy, Export, Pa.;

Joseph E. Johnson, Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

so Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 12. Dezember 1963
(330 063)

schichtphotozellen sind z. B. in der USA.-Patentschrift 3 049 622 beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, wie gesagt, eine auf dem Prinzip der Tunneldiode beruhende lichtempfindliche Festkörpervorrichtung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird als lichtempfindliche Elektronenquelle nicht ein Halbleiter, sondern ein Metall verwendet, das wie bei der bekannten Vakuumphotozelle als Photokathode wirkt. Die durch den lichtelektrischen Effekt im Metall ausgelösten Photoelektronen treten aber nicht in ein Vakuum, sondern in eine angrenzende Festkörpersperrschicht aus, die als Tunneldiode wirkt. Diese Vorrichtung ist insbesondere für langwelliges Licht hervorragend geeignet.

Je nachdem, ob an die metallische Photokathode ein Isolator oder ein Halbleiter angrenzt, sind zwei verschiedene, jedoch auf dem gleichen Grundgedanken beruhende Ausführungsformen der Erfindung möglich.

Die eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen lichtempfindlichen Festkörpervorrichtung geht aus von einer Tunneldiode, bestehend aus durch eine dünne Isolierschicht getrennten elektrisch leitenden Schichten, an denen ein so hohes Potential liegt, daß

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sich an der Grenzfläche zur ersten leitenden Schicht werden kann, durch eine dünne isolierende Tunneleine Tunnelschwelle bildet, und ist dadurch gekenn- zone 14 getrennt ist.

zeichnet, daß die Dicke der ersten leitenden Schicht Die Anordnung kann hergestellt werden, indem

so gewählt ist, daß sie einerseits einen möglichst eine dünne Metallschicht auf einem Träger niedergroßen Anteil des auf sie auffallenden Lichtes ab- 5 geschlagen wird, der für das zu verwendende Licht sorbiert und daß andererseits eine erhebliche An- durchlässig ist. Als Metallschicht kann Aluminium zahl der in ihr erzeugten Photoelektronen die Schicht dienen, das auf den Träger bis zu einer Dicke von durchquert sowie daß die Höhe der Tunnelschwelle etwa 50 bis 500 Angström aufgedampft wird. Man so auf die Wellenlänge des empfangenen Lichtes ab- wird im allgemeinen zuerst das Aluminium im Vagestimmt ist, daß die Photoelektronen nach Über- io kuum aufdampfen und dann Sauerstoff in das Gefäß windung der Tunnelschwelle durch die Isolierschicht eintreten lassen, wodurch die frei hegende Fläche des in die zweite leitende Schicht gelangen können. Aluminiums zu Aluminiumoxyd mit einer Dicke von

Die andere Ausführungsform der Erfindung geht etwa 20 bis 50 Angstrom umgewandelt wird. Die aus von einer Festkörpervorrichtung mit einer Kollektorelektrode 16 kann dann auf die Aluminium-Emitterschicht aus elektrisch leitendem Material, 15 oxydschicht 14 aufgedampft werden. Die Kollektoreiner daran anschließenden Halbleiterschicht mit elektrode kann aus irgendeinem leitenden Material, Elektronenfallen bestimmten Niveaus für die von der wie Gold, Platin oder Silber, bestehen. Die Emitter-Emitterschicht gelieferten Elektronen, einer an die elektrode 12 soll dick genug sein, um eine nahezu Halbleiterschicht anschließenden Kollektorelektrode, vollständige Absorption der auftreffenden Strahlung die für jedes eingefangene Elektron Löcher in die 20 zu bewirken, aber dünn genug, daß in der Schicht Halbleiterschicht injiziert, und einer an der Halb- erregte Photoelektronen die Grenzfläche zwischen lederschicht liegenden Vorspannung, die eine Poten- der Emitterelektrode 12 und der Isolierschicht 14 tialschwelle an der Grenzfläche zwischen Metall und ohne merklichen Energieverlust erreichen. Beispiels-Halbleiter erzeugt, und ist dadurch gekennzeichnet, weise hat ein Elektron mit der Energie von einem daß die Emitterschicht eine solche Dicke hat, daß 25 Elektronenvolt in Aluminium eine Reichweite von sie einerseits einen möglichst großen Anteil des auf etwa 1000 Angström.

sie auffallenden Lichtes absorbiert und andererseits Die an der Grenzfläche zwischen dem Emitter 12

Photoelektronen erzeugt, die in erheblicher Anzahl und der Isolierschicht 14 gebildete Potentialschwelle die Schicht durchqueren sowie daß die Potential- gestattet die Abführung der in der Emitterelektrode schwelle so auf die Wellenlänge des empfangenen 30 12 erzeugten Photoelektronen bevorzugt gegenüber Lichtes abgestimmt ist, daß die Photoelektronen nach den Elektronen, die im Metall bei Energien E₁ ± kT Überwindung derselben in die Halbleiterschicht ge- vorhanden sind, wobei E_s das Ferminiveau, T die langen können. absolute Temperatur und k die Boltzmannsche Kon-

Je nach der eingestellten Höhe des zu unter- stante sind. Infolgedessen kann die einfallende Lichttunnelnden Potentialberges können verschiedene 35 strahlung durch eine erhöhte Stromstärke in der Vor-Lichtwellenlängen von der Photozelle erfaßt werden. richtung festgestellt werden. Es wurde gefunden, daß Die Erfindung wird nachstehend an Hand der die Durchgangswahrscheinlichkeit eines angeregten Zeichnung erläutert. Hierin ist Elektrons durch die Potentialschwelle eine Funktion

F i g. 1 die schematische Darstellung einer Aus- der Energie des Elektrons in Abhängigkeit von der führungsform der Erfindung, 40 Energiedifferenz zwischen dem Ferminiveau E_{, der

F i g. 2 ein Energieschema der Anordnung nach Emitterschicht 12 und dem Energieniveau E_c des Fig. 1, Leitungsbandes der Isolierschicht 14 ist. Durch Wahl

Fig. 3 eine abgeänderte Ausführungsform der der EnergiedifferenzE_c—E_; zwischen dem Leitungs-Anordnung nach Fig. 1 zwecks Verstärkung des band des Isolators und dem Ferminiveau des Metalls, erzeugten Signals, 45 also der Höhe der Potentialschwelle, läßt sich er-

F i g. 4 ein Energieschema der Ausführungsform reichen, daß ein merklicher Strom in der Photozelle nach F i g. 3, nur von den Photoelektronen getragen wird. Die

F i g. 5 eine weitere Abänderung der Anordnung lichtelektrisch erregten Elektronen, welche die nach F i g. 1, Grenzfläche wegen ihrer großen Reichweite bei

F i g. 6 das zugehörige Energieschema, 5° niedrigen Energien erreichen, haben also eine weit

F i g. 7 eine weitere Abänderung der Anordnung größere Durchtrittswahrscheinlichkeit und erreichen nach Fig. 1 zur Stromverstärkung des erzeugten damit die Kollektorelektrode viel leichter als die Signals, normalen Leitungselektronen des Metalls.

F i g. 8 das zugehörige Energieschema, Durch Anbringung einer Spannungsquelle, z. B.

F i g. 9 eine Abänderung der Anordnung nach 55 einer Batterie 18 in Reihe mit einem Widerstand 20,

F i g. 7 und zwischen dem Emitter 12 und dem Kollektor 16 kann

F i g. 10 das zugehörige Energieschema. ein Signal erzeugt werden, das die beim Auftreffen

Es wird zunächst die Ausführungsform nach von Licht auf die Emitterschicht 12 erregten Photo-

F i g. 1 und 2 besprochen. elektronen darstellt.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Photozelle 10. 60 Die erfindungsgemäße Einrichtung ist das Fest-Ihre Arbeitsweise beruht auf der Ausnutzung der körperäquivalent der bekannten Vakuumphotozelle, großen Weglängen von Elektronen geringer Energie Sie hat aber offensichtliche konstruktive Vorteile in Metallen und auf der durch eine Potentialschwelle gegenüber der Vakuumzelle und ist sehr platzbewirkten Energieauswahl. sparend. Sie läßt sich auch bei größeren Wellen-Die in F i g. 1 dargestellte Photozelle 10 enthält 65 längen, nämlich im Infrarot verwenden, wo gewöhneine dünne Metallschicht 12, die als Emitter ange- liehe Photozellen versagen. Im Gegensatz zur Vasehen werden kann und von einer zweiten metalli- kuumphotozelle kann die Potentialschwelle bis auf sehen Elektrode 16, die als Kollektor angesehen Null abgesenkt werden, so daß die langwellige

Grenze nicht durch das Vorhandensein von Oberflächen mit niedriger Austrittsarbeit im Vakuum beschränkt ist. Die Höhe der zu untertunnelnden Potentialschwelle kann einfach durch die an der Schicht 14 liegende Spannung oder durch Auswahl der verwendeten Stoffe eingestellt werden. Die einzige langwellige Grenze der Vorrichtung wird durch den zulässigen Dunkelstrom, also die Stromstärke ohne Lichteinfall, bestimmt. Im gegenwärtigen Entwicklungsstadium einfacher Vorrichtungen gemäß der Erfindung lassen sich Potentialschwellen von weniger als einem halben Elektronenvolt leicht erzielen; dies entspricht einer Wellenlänge von etwa 2,5 Mikron.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß der Metallfilm und die Potentialschwelle praktisch temperaturunabhängig arbeiten, so daß eine stabile Arbeitsweise mindestens zwischen 0 und 400° K möglich sein dürfte. Außerdem stammt das Rauschen der Anordnung hauptsächlich von den &T~Schwankungen der Elektronenenergien, die in diesem Temperaturbereich weniger als 0,03 Elektronenvolt betragen.

Die Isolierschicht ist normalerweise eine Oxydschicht des Metalls und kann anodisch oder thermisch erzeugt sein. Ihre Dicke beträgt etwa 10 bis 200 Angstrom.

F i g. 3 und 4 zeigen eine Abänderung der Anordnung nach Fig. 1 und 2 zur Herstellung einer Triode mit innerer Spannungs- und Leistungsverstärkung. Die Schichten 12, 14 und 16 können in gleicher Weise wie gemäß F i g. 1 ausgebildet sein. Eine Isolierschicht 22 mit einer Dicke von etwa 20 bis 500 Angström wird auf die leitende Schicht 16 aufgebracht. Bei dieser Ausführungsform ist im Gegensatz zu vorher die Dicke der leitenden Schicht 16 kritisch. Die Schicht soll möglichst dünn sein, um eine Seitenleitung zu gestatten und den Durchtritt der Elektronen zu ermöglichen, die durch den Tunnel hindurchgelangt sind. Die Elektronen werden dann in einer dritten Metallschicht 24, die ebenfalls als Kollektorelektrode bezeichnet werden kann, gesammelt. Die Kollektorelektrode 24 kann aus irgendeinem geeigneten elektrisch leitenden Stoff bestehen. Eine weitere Spannungsquelle 26 und ein Ausgangswiderstand 28 liegen in Reihe zwischen den leitenden Schichten 16 und 24. Die Leistungs- und Spannungsverstärkung der Anordnung beruht darauf, daß der Isolierschicht 22 ein wesentlich größerer Betriebswiderstand als der Isolierschicht 14 erteilt wird. Dies kann durch größere Dicke der Schicht 22 oder durch Auswahl eines anderen Stoffes geschehen. Da der Elektronenfluß durch die Schicht 22 im wesentlichen der gleiche wie durch die Schicht 14 ist, ergibt sich wegen des höheren Betriebswiderstandes der Isolierschicht 22 eine Spannungs- und Leistungsverstärkung.

F i g. 5 und 6 zeigen eine andere Abänderung der Anordnung nach Fig. 1, bei der eine Leistungsverstärkung durch Verwendung einer Halbleitervorrichtung auf der Oberfläche der Metallschicht 16 erreicht wird. Es handelt sich um einen Halbleiter vom η-Typ. Hierzu wird auf die Schicht 16 eine halbleitende Schicht 17 aufgebracht, so daß eine Potentialschwelle der gewünschten Höhe an der Grenzfläche der Schicht 16 und der Halbleiterschicht 17 auftritt. Auch hier ist die Dicke der Schicht 16 kritisch, denn sie soll möglichst gering sein, um eine Seitenleitung zu gestatten und einen Durchtritt der aus der Anordnung 12, 14, 16 kommenden Elektronen zu ermöglichen. Die Photoelektronen übersteigen dann die Potentialschwelle an der Grenzfläche zwischen dem Metall 16 und dem Halbleiter 17 und werden von einer metallischen Elektrode 19 auf der Außenfläche des Halbleiters aufgenommen. Die Metallschichten 19 und 16 sind so gewählt, daß bei Anlegung der Spannungen nach F i g. 5 und 6

ίο ein sperrender Übergang zwischen der Metallschicht 16 und der Halbleiterschicht 17 und ein nicht sperrender Übergang zwischen der Halbleiterschicht 17 und der Kollektorschicht 19 auftritt.
Die Verstärkung bei der Anordnung nach F i g. 5 und 6 ergibt sich, wenn die Halbleiterschicht 17 so gewählt wird, daß sie einen wesentlich größeren Betriebswiderstand als die Isolierschicht 14 aufweist. Die Arbeitsweise entspricht dann derjenigen der Anordnung nach F i g. 3 und 4.

F i g. 7 und 8 zeigen eine weitere Abänderung der Anordnung nach Fig. 1. In diesem Fall ist auf die Metallschicht 16 ein Halbleiter 30 vom p-Typ aufgebracht. Die Halbleiterschicht 30 kann z. B. aus Cadmiumtellurid bestehen. Die Dicke dieser Schicht

as soll etwa 1 bis 10 Mikron betragen. Auf die Halbleiterschicht 30 ist eine Metallschicht 32 aufgebracht, um den elektrischen Anschluß herzustellen.

Die bisher beschriebenen Anordnungen haben den Nachteil, daß ihr Wirkungsgrad gering ist und daß sie grundsätzlich auf einen Stromverstärkungsfaktor von weniger als 1 beschränkt sind. Dies kann mit der Anordnung nach F i g. 7 und 8 vermieden werden. Auch hier löst die einfallende Lichtstrahlung Elektronen in der Schicht 12 aus, die unter dem Potentialberg an der Grenzfläche zwischen den Schichten 12 und 14 hindurchwandern. Wegen der großen Reichweite und der hohen Tunnelwahrscheinlichkeit gelangen die Photoelektronen in die Schicht 16. Die Schicht 16 muß dünn sein, um die Reichweite der Photoelektronen geringer Energie ausnutzen zu können. Infolgedessen kann ein erheblicher Bruchteil der ankommenden Photoelektronen in das Leitungsband der Halbleiterschicht 30 eintreten. Die von der Spannungsquelle 18 gelieferte Spannung muß ausreichen, um den Tunnelelektronen die Überwindung des Potentialsprunges infolge des ohmschen Kontaktes an der Grenzfläche zwischen der Basisschicht 16 und der Halbleiterschicht 30 zu ermöglichen. Die in das Leitungsband der Halbleiterschicht 30 eindringenden angeregten Elektronen werden dort festgehalten und schließlich rekombiniert. Das Halbleitermaterial muß also aus einem Stoff sein, der Elektronenfallen in vorgeschriebener Höhe aufweist. Für jedes eingefangene Elektron tritt ein Loch aus der Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 30 und der Schicht 32 in die Halbleiterschicht ein. Dieses Loch dient zur Neutralisierung der Raumladung in der Halbleiterschicht 30. Die Löcher wandern unter dem Einfluß des von der Spannungsquelle 26 erzeugten elektrischen Feldes mit einer Laufzeit T₁ durch die Halbleiterschicht 30 und verlassen diese an der neutralen Grenzfläche zwischen der Metallschicht 16 und der Halbleiterschicht 30. Wenn die Rekombinationszeit T_r die Laufzeit T_t übersteigt, so muß nach dem Austritt des Loches ein weiteres Loch in die Halbleiterschicht einwandern, um die Neutralität aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise ergibt sich eine Stromverstärkung.

Der Verstärkungsfaktor des Halbleiters ist durch das Verhältnis der beiden angegebenen Zeiten definiert, d. h.

Tr

Dieser Verstärkungsfaktor kann sehr groß werden und insbesondere die niedrigen Elektronenüberführungszahlen, die bisher bei Tunnelvorrichtungen mit Grenzflächen zwischen Metall und Isolator beobachtet wurden, mehr als ausgleichen. Durch die erfindungsgemäße Stromverstärkung wird die Empfindlichkeit und auch die langwellige Grenze der einfachen Anordnung nach F i g. 1 wesentlich erhöht. Die Zeitkonstante der Anordnung reicht aus für Modulationsfrequenzen von mehreren Kilohertz.

F i g. 9 und 10 zeigen eine Abänderung der Anordnung nach F i g. 7, bei der die lichtempfindliche Metallelektrode 12 in unmittelbarer Berührung mit einer Halbleiterschicht 34 vom p-Typ steht. Die ao Elektrode 12 soll so dick sein, daß sie das auftreffende Licht nahezu total absorbiert. Andererseits soll sie dünner sein als die Reichweite der angeregten Elektronen, damit eine erhebliche Anzahl der ausgelösten Elektronen die Grenzfläche zwischen der Metallschicht 12 und der Halbleiterschicht 34 erreichen kann. Die Photoelektronen, die eine Energie von mehr als ein Elektronenvolt über dem Ferminiveau der Emitterelektrode 12 haben, durchqueren praktisch alle die Grenzfläche zwischen den Schichten 12 und 34 und haben ausreichende Energie, um den Potentialsprung zwischen den Schichten 12 und 34 zu überwinden und in das Leitungsband des Halbleiters einzutreten.

Beim Eintritt in die Halbleiterschicht 34 werden die Elektronen eingefangen und dann schließlich nach der charakteristischen Rekombinationszeit T_r rekombiniert. Für jedes eingefangene Elektron muß aber ein Loch aus der Kontaktfläche zwischen der Halbleiterschicht 34 und einer Metallschicht 36 einwandern, um die von dem eingefangenen Elektron dargestellte Raumladung zu neutralisieren. Dieses aus der Schicht 36 stammende Loch durchwandert die Halbleiterschicht 34 mit einer Laufzeit T_t, die von seiner Beweglichkeit und der Dicke der Halblederschicht abhängt. Wenn die Rekombinationszeit T₁. die Laufzeit T_t übersteigt, so zeigt der Halbleiter eine Stromverstärkung, wie es hinsichtlich der F i g. 7 und 8 erläutert wurde. Für jedes lichtelektrisch ausgelöste Elektron, das die Halbleiterzone erreicht, ist es so möglich, einen Stromfluß in der Größenordnung von 10⁴ Elektronen im äußeren Stromkreis durch die Batterie 38 und den Widerstand 40 zu erzielen. Die Ausgangsspannung der Photozelle kann am Widerstand 40 abgenommen werden.

Die spektrale Empfindlichkeitsverteilung der in F i g. 9 und 10 erläuterten Photozelle wird durch den spektralen Absorptionsverlauf der Emitterschicht 12, den Potentialsprung an der Grenzfläche der Schichten 12 und 34 und den Verlauf der Reichweite der ausgelösten Elektronen mit der Auslöseenergie bestimmt. Beträgt der Potentialsprung an der Grenzfläche zwischen den Schichten 12 und 34 beispielsweise 1 Volt, so ergibt sich schätzungsweise ein breites Empfindlichkeitsmaximum im sichtbaren Bereich. Bei großen Wellenlängen haben wenige Elektronen ausreichende Energie, um den Potentialsprung zwischen den Schichten 12 und 34 zu überspringen, weshalb für einen Potentialsprung von IVoIt die langwellige Grenze in der Nähe von 1,2 Mikron liegen wird. Bei kurzen Wellen werden weniger Elektronen je Energieeinheit ausgelöst, und die Reichweite der Elektronen hoher Energie sinkt mit zunehmender Energie sehr rasch ab, weshalb eine kurzwellige Grenze in Blau oder im nahen Ultraviolett vorauszusehen ist.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Lichtempfindliche Festkörpervorrichtung mit einer Tunneldiode, bestehend aus durch eine dünne Isolierschicht getrennten elektrisch leitenden Schichten, an denen ein so hohes Potential liegt, daß sich an der Grenzfläche zur ersten leitenden Schicht eine Tunnelschwelle bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der ersten leitenden Schicht (12) so gewählt ist, daß sie einerseits einen möglichst großen Anteil des auf sie auffallenden Lichtes absorbiert und daß andererseits eine erhebliche Anzahl der in ihr erzeugten Photoelektronen die Schicht durchquert sowie daß die Höhe der Tunnelschwelle so auf die Wellenlänge des empfangenen Lichtes abgestimmt ist, daß die Photoelektronen nach Überwindung der Tunnelschwelle durch die Isolierschicht (14) in die zweite leitende Schicht (16) gelangen können.

2. Lichtempfindliche Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite leitende Schicht (16) dünn genug ist, um den Durchgang der aus der Isolierschicht (14) stammenden Elektronen zu ermöglichen sowie daß an diese Schicht (16) eine weitere Isolierschicht (22) anschließt, deren Betriebswiderstand größer als derjenige der ersten Isolierschicht (14) ist und an der mittels einer äußeren Kollektorschicht (24) eine weitere Vorspannung (26) liegt, die eine Verstärkung des Photoelektronenstromes bewirkt.

3. Lichtempfindliche Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die zweite leitende Schicht (16) eine Halbleiterschicht (17, 30) anschließt, die einen bestimmten Potentialsprung an der Grenzfläche mit der zweiten leitenden Schicht bildet und einen größeren Betriebswiderstand als die Isolierschicht (14) aufweist, so daß eine Stromverstärkung der Photoelektronen eintritt, wenn mittels einer äußeren Kollektorschicht (19, 32) eine Vorspannung an die Halbleiterschicht angelegt wird.

4. Lichtempfindliche Festkörpervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite leitende Schicht (16) eine solche Dicke hat, daß Seitenleitung und Durchdringung dieser Schicht durch die aus der Isolierschicht stammenden Elektronen möglich ist, sowie daß ein nicht sperrender Potentialsprung zwischen der Kollektorschicht und der Halbleiterschicht und ein sperrender Potentialsprung zwischen der leitenden Schicht und der Halbleiterschicht besteht.

5. Lichtempfindliche Festkörpervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschicht Elektronenfallen bestimmten Niveaus aufweist, die eine Stromverstärkung bewirken.

6. Lichtempfindliche Festkörpervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Halbleiterschicht liegende Vorspannung so gewählt ist, daß die beim Einfangen eines Photoelektrons aus der Kollektorschicht eintretenden Löcher die ganze Halbleiterschicht durchwandern.

7. Festkörpervorrichtung mit einer Emitterschicht aus elektrisch leitendem Material, einer daran anschließenden Halbleiterschicht mit Elektronenfallen bestimmten Niveaus für die von der Emitterschicht gelieferten Elektronen, einer an die Halbleiterschicht anschließenden Kollektorelektrode, die für jedes eingefangene Elektron Löcher in die Halbleiterschicht injiziert, und einer an der Halbleiterschicht liegenden Vor-

Spannung, die eine Potentialschwelle an der Grenzfläche zwischen Metall und Halbleiter erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterschicht (12) eine solche Dicke hat, daß sie einerseits einen möglichst großen Anteil des auf sie auffallenden Lichtes absorbiert und andererseits Photoelektronen erzeugt, die in erheblicher Anzahl die Schicht durchqueren, sowie daß die Potentialschwelle so auf die Wellenlänge des empfangenen Lichtes abgestimmt ist, daß die Photoelektronen nach Überwindung derselben in die Halbleiterschicht (34) gelangen können.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 3 049 622, 3 056 073;
Proceedings of the IRE (1960), S. 1833 bis 1841.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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