DE1564426A1 - Elektrodensystem,insbesondere halbleitendes Elektrodensystem,und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

156A426 ρ*« 950

Kts/DvB

DiPh-In₀-ERICHE-WALTHER

Patentanwalt
AnmolJir: !J.V.PHILIPS' GLOEIUMPENFAORIEKEII

Aktet PHH- rt?r
Anmetdune vom· ?<·. Juli 1^fl66

Elektrodensystem, inabeeondrre halblßitendes Elektrodennyetem, und Verfahren zu seiner Herstellung·

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodensystones rait einer praktisch ein Korn dicken Korn-Bohicht, die vorzugsweise Körner auo Halbleitermaterial und zwischen den Körnern einen elektrisch isolierenden Füllstoff enthält, bei

Φ 5 den auf mindestens eine Seite der Kornschicht eine Elektrodenschicht

(O angebracht wird, die mit Cberflächenteilen der Körner Kontakt macht, OD

"■* wobei zunächst in den Füllstoff eingebettet werden, wonach wenig-

-j stens an einer Seite durch Matorialentfernung freiliegende Ober-

U3 flächenteile der Körner erhalten wurden und anschlieasend die 31ok-

to trodenaohicht auf dieser Seite der Kornaehicht angebracht wird.

' - - - \ . , - - BAD ORiGiHAL

DIo Erfindung betrifft forner ein -,lfc das eine durct. Anwendung einen Verfahrene nach dur /irfindun^ hergestellte Kormschicht cnthHlt.

Elektrodensystem dor betreffenden Art komsun u.a.

in Betracht i.ur Anvenduntf in wtrahlungen-ichweiarferltur: Tür Korpuskulare oder elektromagnetisch- Strahlungen» z.3. F.'.otodioden und rhotowiderständpn, toi denen 1ie auf die in dieaeir Falle photoeapfindliche Kornucnicr.t fallende Strahlung da« Auftreten elektrischer 5pannun_(J'3difft.renzön und/oder Icpeianzänderuntfen Ub«-r -Jor Korn-Bohicht herbeiführt, die an den auf der Schicht angebrachten Elektroden, von denen Üblicherweise mindestens eine für die einfallende Strat.lun,-j durchlässig sein muss, gemessen werden können.

Auch bei einer Umwandlung von ütrahlungaenergie

in elektrische Energie, wie sie u.a. bei sogenannten Sonnenbatterien erfolgt, können solche Eloktrodensynteme benutzt werden.

Ein anderes Anwendungsgebiet liegt in der umwandlung elektrischer Energie in Strahlungsenergie, bei der in den Körnern durch Elektroluoineszer.s eine Strahlung erzeugt werden kann.

In all diesen Fällen ist es vorteilhaft, Kornechichten zu benutzen, die praktisch nur ein Korn dick sind, weil dabei Uebergangswiderstände zwischen den Körnern vermieden werden können und auseerdem in der Kornschicht keine Körner vorhanden sind, die durch andere Körner gegen Strahlung abgeschirmt werden. Auch ist in* diesem Falle djer Materialverbrauch je Flächeneinheit der Kornschicht

25 gering.

_* Ferner können Elektrodensystem der beschriebenen

"** . Art s.B. als Kondensator und auch als Diode ausgebildet werden* wo» ο

" hei ton Körnern ausgegangen wird, die s.B. einen pn-Uobergang enthalten. Bei aolchen Halbleiterdioden »use sieh der pn-Uebergang in tu flame Einkristall befinden und einen durch verschiedene Faktoren

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atimrten aininalen Flächeninhalt haben. Einige Halbleitermaterialien Ir«sen sich nicht oder nur schwer in Fora hinreichend groeacr Einkristalle erhalten, sie können jedoch in ausreichend reiner Fora ale au8 Einkristallkörnern bestehendes Pulver hergestellt werden. In solchen Fällen kann häufig statt eines verhalt· niemUsaig gcossen Einkristalls eine Kernschicht der vorerwähnten Art verwendet werten, die auβ Körnern besteht, die einen pn-Ueberganp enthalten wobei dl» p-i-ebarsg Jn den Kamm wieohen den Elektrodenschicfaten parallel geschaltet aind und tueammen den erwftnithten Flächeninhalt aufweisen.

Bei einen Verfahren der eingangserwähnton Art

ntellt sich die Aufgabe, eine praktisch ein Korn dicke Korneohicht mit Körnern herzustellen, die durch einen Binder zusammengehalten werden, jedoch an mindestens einur Seite der Kernschicht, hHufig an beiden Seiten teilweise frei vo« Binder sein Bussen, us die

Herstellung von Kontakten ait Elektrodenechichten zu eroögliohon. Man könnte s.B. versuchen, solche Kornsohichten

dadurch zu bilden, dass Körner völlig in einen härtenden, die Körner zusammenbindenden Füllstoff eingebettet werden und nach der Härtung des Füllstoffes die Koxnschicht bis su einer Tiefe abgeschliffen wird, bei der eine "in Korn dicke Schic t übrig bleibt, deren Körner teilweise frei liegen, und zur Herstellung von Kontakten zugänglich sind. Dieses Verfahren kann unter Umständen, insbesondere bei Anwendung auf Halbleiterkörner, infolge der auf die

Körner angewendeten »echanisehen Bearbeitung die elektrischen Eio

°25 gensohaften beeinträchtigen. AuaserdM iat ein solches Verfahren to

^ schwer oder gar nicht durchführbar, wenn die Körner sehr kleine ■s^ Abmessungen haben, vie dies bei Pulvern der Fall ist, bei denen

ο ·

σο die Körner sogar einen Durchmesser von weniger als z.B. 50 ** auf- *° weisen können.
Die Erfindung bezweckt, die erwähnten mit bekannten

Verfahren verknüpften !fachteus zu vermeiden. Si« beruht u.a. auf der Erkenntnis, dass teil.der

Herstellung von Elektrodensystem»», die Komschichten der betref- fenden Art enthalten, die Zugänglichkeit der Körner star Berst«llung von Kontakten auf einfache Weise durch die Verwendung von Photoabdeckungeverfahren erzielbar 1st»

Seohalb ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Körner wenigstens an der Seite der Kernschicht, auf der die Slektrodenschicht angebracht werden soll, in einen Photoabdeoklack eingebettet werden und alt Hilfe von Bestrahlung von der gegenüberliegenden Seite der Korneohicht her unter Anwendung einer alt Ettoksicht auf die Strahlungsdurchläesigkeit der Körner und des zwischen den Körnern befindlichen Füllstoffes gewählten iJtrahlttng der Phetoabdecklack gehärtet wird, wobei an einer Seite wenigstens Ale Körner bedeckenden Teile des Photoabdecklackes in «in«* »ngafeörlgen Entwickler löslich bleiben, wonach durch Entfernung 4er 18·*' liehen Teile des Photoabdecklaekee aittels eines Entwiekelverfahr·«« freiliegende Oberflächenteile der Körner erhalten werden, und daae die Elektrodenschicht alt diesen freiliegenden Ofeerflftch«et«il«& in Kontakt gebracht werden kann.

In diesen Zusaaaenhang sind unter eines •'Photoabdecklack" die bei Photoabdeckungsverfahren übliche« photo«Aeai-

3chen Stoffe zu verstehen, sofern diese wenigstens fttr di« fc«tr«f-* σ
ο 25 fende Anwendung ausreichend elektrisch isolierend siad* |\aWi «β*

^ terscheidet aan zwischen eine» negativen PhotoaBdeeklaek« «Vtr d«*«&

κ? vi'

^ einen photocheaischen Pros··« selektiv an den bestrahlt«» Stalle» |£.

σ ■ r-r

in einen Entwickler unlöslich and gehartet wird a»4 aa %m ««be- /^;<·~ strahlten Stellen ia Entwickler löslich bleibt, »ag ein«· »oeitiv«i Photoabdecklack, der durch einen photocheaieehen Pros··· selektiv

br\Ü

an den bestrahlten Stellen löslloh wird und an den unbestrahlten , Stellen In einen entsprechenden Entwickler unlöslich bleibt* Unter der Härtung einer Photoabdecklaoksohicht wird hierbei auch der Vorgang verstanden» bei dem alt Hilfe von Bestrahlung ein Muster aus in einen Entwickler löslichen und nicht-löslichen Teilen der Schicht erzeugt wird.

Obgleich ein Verfahren nach der Erfindung zweckaäasig sur Herstellung ton Klektrodensyuteaen Körner alt homogener Zusaaaaneetzung angewendet werden kann, ist ein Verfahren nach der Erfindung insbesondere wichtig für die Herstellung von Elektrodenaysteaen ait Körnern, die aus Gebieten ait verschiedenen Eigenschaften bestehen, wobei Oberflächenteile entsprechender Gebiete der Körner frei von der Bindung und für die Herstellung von Kontakten lugänglioh geaacht werden Bussen.

Infolgedessen ist eine wichtige Aueführungsfora

eine· Verfahrens naoh der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Körner aus einea Kern und einer uahUllenden Schicht ait unterschiedlichen Leitungseigenschaften bestehen, und dass die Körner nur auf «inta Teil ihrer Dicke in den Photoabdecklack eingebettet werden, während sie auf einea angrenzenden Teil ihrer Dicke bereits in einen weiteren Füllstoff eingebettet sind, wobei, bevor der Photoabdeoklaak auf einea Teil der Dicke der Körner angebracht wird, die uahüllende Schicht auf diese» Teil der Dicke der Körner durch '

ο Aetsen von 4a» Körnern entfernt wird, wahrend durch die Härtung

to 25 und Entwicklung des Fhotoabdecklaokea nur sub Kern der Körner ge-

~* hörende Oberflächenteile freigelegt werden.

_ö . Mit Hilfe dieser Aueführungefora dee Verfahrene

t*i nach das Srfindung hat ee «ich in einfacher Weise aöglich erviecen_t

•Ina Klektifodensehlcht nur i» Kontakt alt des Kernen der Körner • 50 a»»ubri»gtn» unter Veraeid&nc vcn Iontakten zvieenan dar uahüllanden

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Schicht der Körner und dieser Elektrodensohioht. Zur Herstellung von Kontakt alt der umhüllenden Schioht kann dabei eine zweite Elektrodensohioht angebracht werden*

Sie Kern und die umhüllende Schioht können ent-

weder vollständig aus verschiedenen Materialien, z.B. aus verschiedenen Halbleitermaterialien, bestehe» oder sich nur in Bezug auf die Dotierung voneinander unterscheiden. Von besonderer Wichtigkeit ist z.B. die Anwendung halbloitender Körner, bei denen die umhüllende Sohicht alt dom Kern einen pn-Uebergang bildet. Dabei kann gemass den beschriebenen Verfahren eine Elektrodenschicht angebracht werden, die nur mit dom Kernmaterial Kontakt macht. Wird dann, geraäss nachstehend zu erläuternden Verfahren, auf die andere Seite der Komechioht sine zweite Slektrodenschicht aufgebracht, die nur mit der Unhullungssehicht der Körner Kontakt «acht,so ist hierdurch erreicht, dass die pn-Debergtnge sämtlicher Körner zwischen den beiden Elektroden parallel geschaltet sind« In dieser Weise können z.B. Dioden, Solarbatterien oder veränderbare Kondensatoren hergestellt werden.

Wichtig ist fernes dis Anwendung halbleiter»»

der Körner, bei denen die umhüllende Schicht den gleichen Leitungetyp hat wie der Kern und einer niedrigeren spezifischen Widerstand als der Kern. Kittels einer aolchen umhüllenden Sohicht !-it niedrigem spezifischem Widerstand liest sieh ein praktisch ohescher

_o Kontakt mit dem Kernmaterial erhalten, vas für viele Anwendungen

to 25 ' von Belang sein kann.

-» Die Elektrodensehicht kann einen gleichrichtenden

Q Kontakt mit den freiliegenden Qberflaobenteilen der Körner aaehen.

u, Bin solcher Kontakt kann s.B._f wenn er in der Durchlaaerichtung vorgespannt ist, sar Erzielung von Injektionslumineszenz in geeigneten Körnern benutzt werden. Auch kann eine Ilektrodeneohl<:ät an·

gebracht werden, die einen praktisch ohmechen Kontakt mit den freiliegenden Oberflächenteilen der Körner macht, was u.a. bei dar Herstellung ton Photowiderständen gewünscht iet. ι Die Elektrodenschicht, die im Kontakt alt den

freiliegenden Oberflächenteilen der Körner angebracht wird, braucht sich nicht über die ganze Oberfläche der Kernschicht zu erstrecken aber kann aus zwei oder «ehr in einiges Abstand nebeneinander liegenden Teilen bestehen. In vielen Fällen ist es zur Vervollständigung des Elektrodensysteoee gewünscht, die andere Seit· der Kornschicht mit einer zweiten Elektrodenschieht »u versehen, dl· ebenfalle Kontakt mit den Körnern Dacht. Deshalb werden vorzugsweise, bevor der Photoabdecklack angebracht wird, die Körner dadurch zu einer zusammenhängenden Kbmschicht vereinigt, dass wie alt Hilfe einer etrahlungsdurchlässigen Haftschicht, deren Sicke kleiner als der mittlere Korndicke ist und in der die Körner versankt «erden, auf einem Btrahlungsdurchllseigen Träger angebracht werden· Unter "Btrahlungsdurchllsaig" wird hier verstanden "ia wesentlichen durchlässig für eine Strahlung, durch die der benutzte Photoabdecklack gehärtet werden kann, und/oder für eine Strahlung, die Is WeI-lenlängenbereich liegt, in den die verwendeten Körner photoaapfindlieh sind oder eine Strahlung aussenden können"*

Vorzugsweise wird zur Erzielung einer regela&sslgen Kornschicht eine Haftschicht alt einer Dicke angebracht, die kleiner als die Hälfte, vorzugsweise kleiner als ein Flßftel der

(£> 25 aittleren Korndicke ist. Obgleich es jtBglich ist, hei den nach-

—» stehend zu erläuternden Verfahren «ine viskose Haftschicht xu ver-

^ wenden, die während 4er weiteren Behandlung keine Blrtunc erfährt, ο

™ empfiehlt es sich häufig, mit Bücksicht auf den nachher auf der Haftschicht anzubringenden Füllstoff eine flüssige oder viskose Haftschicht aus einest härtbaren Material anzubringen* 41· nach der Versenkung der Körner gehartet wird. ßAD

Die «weite Elektrodensohioht kann auf versohl··»

dene Veiten angebracht werden. Auf besondere einfache Weiee ergibt sich die zweite Klektrodensohleht durch die Anwendung eines strftfc·· lungsdurchllssigen Träger·, auf dea eine strahlungsdurchläeeif· elektrisch leitende Elektrodenschicht angebracht ist, wobei dl« Haftschicht auf dieser Elektrodensohicht angebracht wird und wobei die Körner in der Haftschicht versenkt werden, bis sie die strahlungsdurchllssige llektrodenschicht berühren* Dabei kann die Belichtung des anzubringenden Photoabdeoklackes durch den Träger und die durohlSesige Slektrodenschlcht hinduroh erfolgen. Als Haftschicht können dabei verschiedenartige Materialien Anwendung finden. Manchaal let ee vorteilhaft, eine Haftschicht anzubringen, , die ebenfalls aus eines Photoabdeoklack besteht* Diese aus eine* Photoabdeoklack bestehende Haftschicht kann in der erforderlichen Dicke auf de· Träger angebracht und dann, nach der Anbringung der Körner, völlig gehärtet werden. Es ist jedoch auch abglich, eine dickere aua eines negativen Photoabdeoklaok bestehende Haftschicht anzubringen, die nach der Versenkung der Körnet durch den frager hindurch Bit einer Strahlung mit derartiger Wellenlänge, Starte und Bauer belichtet wird, dass die Haftschicht durch si· nur avf eines) Teil ihrer Dicke, der kleiner als die mittlere Korndioke ist» gehärtet wird, wonach der nicht-gehärtete Photoabdeoklaefc «ttsaaaen alt den Körnern, die völlig in iha liegen, durch ein«» Entwicklung*- /„ prozess entfernt wird. Der Torteil dieses Verfahrens li*£t dariu, ' ';, dass in dieses Fall die Dicke &·τ «rsprünglioh ang«era4nt«B abdecklackschleht nicht krietieoh 1st.

Bei» Beschriebenen Yerfahjren vox Ankringaaei

«weiten Elektrodenschient entsteht, als SrgebniSj «in j|itk"terode»-·

βjrs-tee alt einer auf einea ftiger angebrachten Kornettlicht

JO Es hat sich jedoch herausgestellt, da«* et uttttr

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Umständen schwierig sein kann, auf die*· Weise einen guten eIeIc- , trieuhen Kontakt swisohen den Körnern und der auf des träger angebrachten SlektrodensQhioht herzustellen. In dieses falle kann mit Vorteil ein anderes Verfahren sur Herstellung von Kontakt zwischen der Kernschicht und einer zweiten Slektrodeneohicht auf der Trägers·!te angewendet werden* Dabei findet eine Haftschicht Anwendung, die aus einem Material besteht, da· nach der Anbringung de· Photoabdeoklauks und der ilektrodensohioht selektiv in eines Löeungssittel gelöst werden kann» wälurend nach der Anbringung der Slektrodenechioht die Kornsohioht duroh selektives Lösen der **aft· •ohioht vom Träger entfernt wird» wonach auf den so erhaltenen freigelegten Oberflächenteilen der Körner eine »weite filektrodensohioht angebracht wird· Auf diese Weise ergibt sich ein freitragende· Elektrodensystem, das in Sonnenbatterien^ Photodioden, Slektroleuohtplatten« veränderlichen Kondensatoren alt pn-Uebergan&, usw. benutzt werden kann_v und dass selbstverständlich erforderlichenfalls nachher z.B. zur Verstärkung» wieder auf eines Träger angebracht werden kann.

Bei den erwähnten Verfahren, bei denen die Korn-

schicht nach der Anbringung der ersten Elektrodenschicht vom Träger entfernt wird, empfiehlt es sioh ie allgemeinen, dass» bevor die Kernschicht vom Träger entfernt wird, auf der Elektrodenschicht ein« vorsi&sveise flexibel» 3chioht aus eines hortenden Kunststoff · _o angebracht wird und dass nach Härtung des Kunststoffes die Korn-

(P 25 schicht vom Träger entfernt wird· Auf diese Weise ergibt sioh «ine m ' ■

robuste gegen Beschädigungen widerstandsfähigere, freitragende Schicht·

Die Erfindung betrifft letztlich ein Elektroden· ayttem_t das eine Kornachicht enthält, die duroh Anwendung ein·· #*er «mJtip**£ dme beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist.

AusfUhrungsbeispiele der Erfindung sind in den

Zeichnungen dargestellt, und werden im folgenden naher bencnrieben. Eb zeigen

die Figuren 1 bis 5 !■ Querschnitt s^heantiach einen Teil einer durch Anwendung dee Verfahren« nach der Krf ir.dur.tf hergestellten Sonnenbatterie in aufeinanderfolgenden Heretollungsatufen,

die Figuren b bio J achenatisch einer. ..ucrjchnitt durch eine andere Sonnenbatterie in aufeinanderfolgen^H-n herstellungsstufen.
An Hand der Figuren 1 bis 5 wird ein eratee Auaführungsbeiopiel eines Verfahrene nach der Krfindun^ zur Herstellung eines Elektrodensystem» erläutert, das eine ein Korn dicke Schicht □lt Körnern i(Fig. 5) &us einen .ialueitematerial und einen zwischen den Körnern 1 befindlichen elektrisch isolierenden Füllstoff 2 enthält, während auf einer ueite der Kornechicht eine Elcktrodenacnicht Ω angebracht ist, die r.it Oberflächenteilen 7 der Körner 1 Kontakt macht, bei welchen Verfahren die Körner 1 zunächst ii* den Füllstoff 2 eingebettet werden, wonach auf einer Seite durch Matdrialentfernung freiliegende Gberflgchenttle 7 der Körner 1 erhalten werden und dann die Eltiktrodenschicht β auf dieser Seite der Kernschicht angebracht wird.

Hach der Erfindung werden dabei die Körner 1 wenigstens an der Seite, auf der die Elektrodenschicht O ang&bracht werden

_o soll, in einen Photoabdecilack 2 eingebettet. Siehe insbesondere /ig. 1,

CO 5 * Ia vorliegenden Beispiel ist dieser Lack ein negativer Pnotoabdecklaek» to .. >

-¹ Mit Hilfe von Bestrahlung geaäss den Pfeilen 5 von der gegenüberlie-

Q genden Seite her wird dieser Photoabdecklack 2 dann g«närtet. Dabei fy) werden die Stärke und die Wellenlänge der Strahlung ε„wie dxe Bauer

der Bestrahlung Bit lückeicht auf die Durchlässig;.«;it ier Körner 1 und jO des Photoabdecklacke 2 so gewählt, dass der Photoabde. -iaolc »^härtet }

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wird, wobei an einer Seite infolge von Htrahlungsabsorption in den' Körnern 1 die wenigstens die Körner 1 bedeckenden Teile 6 des Photoabdeoklacks 2 in einem zugehörigen Entwickler löslich bleiben, wo- > nach durch Entfernung der löslichen Teile 6 des Photoabdecklaoka 2 mittels eines Entwicklungsprozesses freiliegende OberflKchentelle 7 der Körner, 1 (Pig. 2) erhalten werden, wonach (Fig. 3) die Elektrodenschioht 8 in Kontakt mit diesen Oberfläohenteilen 7 angebracht wprden kann.

Beim su erläuternden Beispiel werden, bevor der

Photoabdecklaok 2 angebracht wird, die Körner 1, dadurch zu einer zusammenhängenden Kernschicht vereinigt, dass Kit Hilfe einer Haftschicht 4 deren Dicke kleiner als die Bittlere Korndioke 1st und in der die Körner 1 versenkt werden, die Körner 1 auf einem Träger 3 angebracht werden. Dabei sind der Träger 3 und die Haft-1^ schicht 4 für eine Strahlung, durch die der Photoabdeoklack 2 ge» hurtet werden kann, durchlässig. Das herzustellende Elektrodensystem ist hier eine Solarbatterie*

Das Verfahren wird z.B. wie folgt durchgeführt. Auf einen «trahlungsdurchläesigen,.z.B. gläsernen Träger 3 (Fig* 1) ist eine aus s.B. Gelatine bestehende Haftschicht 4 angebracht. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Träger 3 in.einer Lösung von s.B. 15 £ Gelatine in Wasser bei einer Temperatur von etwa 40°C untergetaucht wird» Beim Aufziehen des Trägers aua der Lösung bleibt eine wenige JuB dick« G«l*tineachicht 4 auf dem Träger zurück. ° 25 Ι« dieser Haftschicht 4 verden halbleitend« Körner 1 versenkt, die _i aus mit etwa tQ~* Gev.£ Kupfer und «in«m praktisoh gleiche» Prozent-

■*- satz GalliuB oder Bit Halogenen aktiviert·» ladttiunsulfid Gestehen ο ·

und «inen mittleren Durchmesser von etwa 30 job haben. Obgleich Haftschiohten verschiedener Dicke benutzt werden können, nat es sich In ; der Praxis herausgestellt, dass die Verwendung dünner Haftschichten

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mit einer Dicke, die kleiner als die Halfte und vorzugsweise kleiner als ein FUnftel due mittleren Korndurchneesers ist, die Erzielung einer regelattssigen Kornsohlcht fördert. Zu dieses Zweck findet ip vorliegenden Beispiel denn auch eine nur wenigeyua dicke Gelatine* schicht 4 Verwendung.

Die Gelatlneschicht 4 wird durch Trocknen gehörtet, wonach die nicht aa Träger 3 haftenden Körner z.B. durch Blasen ent· fernt werden.

Die so an den Träger 3 gehefteten Körner 1 werden

nunmehr in eine aus eines Photoabdecklack, z.B. Kodak Photo-Resist (KPR), bestehende Schicht 2 eingebettet. Durch den Träger 3 hinduroh wird diese Photoabdecklackschlcht 2 dann gemäss den Pfeilen 5 Bit ■iner von einer ia Abstand von etwa 20 cd vom Träger abgeordneten HochdFuckquecksilberdaapfcntladungslainpe erzeugten Strahlung belichtet. Dabei ist für die verwendete Strahlung die Durchlässigkeit dee _% Photoabdecklacks sehr viel grosser als die der Kadmiumsulfidkörner 1. ·. Die Dauer und ,die Stärke der Bestrahlung können vom Fachmann ohne weiteres so gewählt werden, dass die Photoabdecklackschlcht 2 auf der ganzen Dicke gehärtet wird, wobei die unbelichteten Teile 6 dl· die Körner bedecken, löslich bleiben, während der Übrige Teil de·

Photoabdecklaeks 2 im zugehörigen Entwickler unlöslich wird. Mittel«

eines Entwickäprozessee werden nuxmehr (Fig. 2) die Photoabdecklaek- \ bezirke 6 entfernt, während «wischen den Körnern der Fhotoabdeokladk

ο 2 als Binder zurückbleibt. Hierbei ergeben sich dl»

«ß 25 Oberflächenteile 7.

Γ! Auf der voe Träger abgekehrten Seite 4*r to

ο und auf den freiliegenden Oberflächenteilen 7 wir*

OB ^r' '

U) ' (Fig. 5) durch Aufdampfen ein* strahlungsdurchlässig* ÄletJ

angebracht« die aus Kupfer beeteht und etwa 100J» trodenschioht 8 bildet einen gleichrichtenden Kontakt tiV iin

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nulfidkOrnern 1. .

Weiter buss auf der der Elektrode:.schicht 8 gegen· Uberliegenden Seite der Kornschicht eine zweite Elektrodenschieht angebracht werden. Diese zweite Slektrodenaohicht ist einfach dadurch herstellbar, dass ein strahlungsdurchlässiger Träger 3 benutzt wird, der zuvor an der der Kernschicht zugekehrton Seite alt einer (in Fig. 3 durch einen gestrichelte Linie angegebenen) durchsichtigen älektrodeneohicht aus z.B. Indiuaoxyd überzogen ist, die die in der Haftschicht 4 vorsenkten Körner 1 berührt·

Manchmal ist es jedoch sohwioriß, auf diese Weise einen guten ohasohen Xontakt herzustellen, so dass en eich häufig empfiehlt, die ia Zusammenhang alt dea vorliegenden AusfUhrungsbelspl·] au erläuternde wichtigt bevorzugte AusfUhrungsfora des Verfahrens naeh des Erfindung anzuwenden« bei der «ine Haftschicht 4 verwendet wird« die aus einen Material besteht« das nach der Anbringung des Photoabdecklacka 2 und der Elektrodensehloht 8 selektiv in einea Lösungsmittel lOslich ist, während nach der Anbringung der Elektrodensohicht 8 die Kornaohicht durch selektive LOsung der Haftschicht 4 voa Träger 3 enttarnt wird, wonach auf den freigelegten Oberflächenteilen IO (Fig, 4) der Körner 1 eine zweite Elnktrodenachicht 11 (Fig. 5) angebracht wird. Die benutzte, aus Gelatine bestehende Haftschicht 4 iat wasserlöslich. Durch Untertauchen in Wasser geht die Haftschicht in LOsung, ao dass die Kornschicht voa Träger 3 entfernt werden kann. Hierdurch werden Oberflächenteilen 10 (Fig. 4) freigelegt.

Auf den freigelegten Oberflächenteilen 10 der KOrner I wird nuamehr {fig* 5) eine Xlektrodensohicht 11 angebracht« z.l. durch Aufdampfen einer 0,3 job dicken Indiuaschicht. Dies» Elefctroden-11 «acht einen «Taktisch ohasohen Kontakt mit dea KidaiwaauU μ *4*«4«*eft e»«l»t aioa »iac Sowwnbatterie, b«i dar die twreh

* auf «ie Körner t «»»a·

eine Spannungsdifferenz zwischen den Elektrodencchichten θ und 11 hervorruft.

Ks aei bemuxkt, das· bei Verwendung von Haftechichten, die stark aa Träger 3 haften, wie dies b* i Gelutino und Glas der Fall ist, der Träger 3 zweckelssig vorl.wr sit einer Schicht eines 3toffes überzogen «erden kann, der die Haftung zwischen dem Träger 3 und der Haftachicnt 4 verringert. Z.B. kann vor der Anbringung der Gelatineochicht 4 der Glaatr&ger 3 durch Untertauchen in einer Lösung Ton 10¹·· Nitrozellulose in Butylacetat ait einer v«>,ige jub dicken Mtrozellulosescnicht überzogen werden. Weil die Gelatine an Nitrozellulose viel weniger als an Glas haftet, lässt sieh sodann die Gelatineachicht 4 leichter ent· fernen.

Bei der Entfernung der Kernschicht (1,2) von Trä-

ger 3 kann das Problem auftreten, dass die freitragende Kornschicht infolge ihrer geringen Dicke verletzlich und schwer hantierbar ist. Deshalb wird vorzugsweise (Fig. 3} zur Verstärkung der Kernschicht vor der Entfernung der Haftschicht 4 auf der Elektrodenschicht 8 eine vorzugsweise flexibele strahlungsdurchlSssige Schicht 9» z.B. aus eines Epoxydharz, Methylnetacrylat oder dergleichen,

angebracht, nach deren Härtung die Kernschicht to« Trüger 3 entfernt wird. Die Dicke dieser Schicht 9 kann beliebig gewählt werden. Ia vor1legendeί Beispiel wird eine aus ein·· strahltutgsdurchllssigen Epoxydharz bestehend« etwa 10 aus dicke Schioht 9 angebracht, wobei S 2$ (Ng· 5) ein Oberflächen teil 12 der lonwchiobt frei von der Schient

_» 9 geb&lten wird, ua die Heratellang eine« Ssntakte* auf der Blek-

"*» ₍ trodenechicht β zu erao*glioh«ji.

" We Haftschicht 4, die i» diesen Aueftthruegsbeispil^'

aus Gelatine ««steht, kann aas vielen sjsiaTe» in Ilasee« Oder andei Flüsigkeiten lösliche» Materialien «e, Ai können ».B.

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Lösungen von Saccharose und Glukoae oder von Polyvinylalkohol sowie nicht-wässigere Löcungen, wie eine Lönung von Hitrozellulofieazetat in Butanon, usw. benutzt werden. Unter Uaetanden kann ea sweckaäsaig «ein, eine ebenfalls aus einem Photoabdecklack bestehende Haftschicht anzubringen* Auch können für die Haftschicht 4 Stoffe Jn Betracht rczogc-n werden, dio leicht lurch Verflüchtigung ontfjribar nind. Der Btrahluiitfsdurcl.lttiü'itie Träger 3» d<«r in beechrie· Venen Isei:«piel aus Glas besteht, kann selbstverständlich auch aus anderen etrnhlungodurchlftaai_t;en Materialien, wie Ploxiglac, uow.

besteh« n.

Jetzt wird an iiand der I'iguren 6 bis 9 ein AuufUhruncaboifspiel eineu Verfahrene nach der Erfindung «rlllutert, bei den Körner (21, 22) benutzt werden, die aua einem Kern 21 und einer uahlillenden Schicht 22 mit unterschiedlichen Leitungneigenschäften besteht, und bei dem die Körner (21, 22) nur auf einem Teil ihrer lücke in einen Photqabdecklack (25, 26) eingebettet werden, wahrend die Körner auf einen angrenzenden Teil ihrer Sicke bereite in einen weiteren Füllstoff 23 eingebettet sind. Man betrachte insbesondere Fig. 7. Bei diesem Verfahren sind, bevor der Photoabdecklack (25, 26) auf einoa Teil der Dicke der Körner (21,22) angebracht wird, die umhüllende Schicht 22 auf diesem Teil der Sicke der Körner (21, 22) durch Actzux entfernt (Figuren 6 und 7), während durch die Härtung und Entwicklung des Photoabdecklackee

(25, 26) nur sub Kern 21 der Körner (21, 22) gehörende Oberflächen-ο

° 25 teile 27 (Fig. 8) freigelegt werden, wonach die Elektrodenschicht

eo ,

_j, 28 in Kontakt sit diesen Oberflachenteilen 27 gebracht werden kann.

ro .

*>* Dieses zweite Aueführungebeispiel besieht sioh

f° gleichfalls auf eine Solarbatterie, jedoch von einer anderen Bauart. Eb wird (Fig. 6) voneiner auf einen durchsichtigen, z.B. glSaernen Träger J Kittels einer Haftschicht 4 angebrachten Kornschicht

au8gec^angen, die bub Körnern (21, 22) benteht, die in «inen Füll· ßtoff 23 eingebettet sind, dor z.B. auB einen negativen Photoabdecklack, wie Kodak Photo-Renist (KJR), besteht, woboi Oberflächen· teile ?A der Körner (-Ί.22) frei von Thotoabdecklack 23 bleiben.

Die auf einen Trfiger angebracht· Kornachicht nach l'ig. 6 kann auf die gleiche Weiue hergentel3t werden, wie die nach Fig. 2 und mit dieot-r auch in bezug auf die Abmessungen und Kornffröase übereinstimmen. Der einzige Unterschied liegt dabei in der" Tatsache, dann die Körner (21, 22) (Fig. 6) aus einem Kern 21 auß n-loitondec. Material, z.B. n-leitendetn KadBiumte 1 lurid, und ein'.·r umhüllenden Schicht 22 aus p-leitenden Kadmiumtellurid bestehen» wobei der Kern und die umhüllende Schicht durch einen pn-leitenden Uebergan« 31 getrennt werden. Die p-leitende umhüllende Schicht 22 ist z.B. auf eine in der Halbleiturtechnik übliche Weise durch Eindiffusion .von Phosphor erhalten und hat eine Dicke von etwa 1 fia.

Di«· freiliegenden OberflJichenteile 24 der Körner (21, 22) (Fig. 6) worden anachliecsend z.B. mit einer 5&]ί-ί(;βΐι KOH-Löeung abgeätzt, bis die Schicht 22 von der geätzten Oberfläche veroci.wunden ist und der Kern 21 dort i'rei wird. Auf der Seite, an der die Körner abgeätzt worden eind, wird eine etwa 5 yum dicke Schicht (25,· 26) auo Kodak Photo-J'.eniet angebracht. Durch Belichtunc dieser Photoabdecklackachicht (25» 2'j) durch den Träger 3 hindurch genäss den Pfeilen 33 (Fig. 7) wird die Schicht (25, 26)

ο gehärtet, wobei infolge von Straiilungsabeorption in den Körnern (21₁ 25 22) die auf den Körnern befindlichen Teile 26 der Photoabdecklack-J^ schicht löslich im zugehörigen Entwickler bleiben_t während die Teio Ie 25 unlöslich werden. Die Strahlungsetärke kenn dabei eo gro·· , ^ω und die Belichtungdauer so lang gewählt werden, dese eich die unlöe- ] Hch gewordenen Photoabdecklackteile 25 infolge von Breohung und/ oder Diffraktionserscheinungen bis gerade jeneeit· de· Kornschattene

- 17 - 1564A26 pun 930

erstrecken und dadurch di· an die Oberfläche tretenden pn-Ueber-.· gtLng9 31 bedeoken. Duroh eine* Entwiokelprotess werden nunaehr dit Tell· 26 der Photoabdeoklaokechloht (25, 26) entfernt, wobei nur zum Kern 21 der Körner (21, 22) gehörende Oberflachentoile 27 (Fig. β) freigelegt werden. Sann vird (Fig. β) s.B. duroh Aufdaapfen au/ die«· freiliegenden OberflHohenteile 27 eine Elektrodenschioht 26 aus etwa 0,3/an dicke« Indiua angebracht. Biese IndiUDBohioht 28 bildet einen praktisoh ohaschen Kontakt auf den nleitenden Kaduiusjtellurid 21. Auf die Elektrodonschicht wird unter Freilassung eines Teiles dieser Schicht 2Θ, um die Anbringung von Kontakten au ermöglichen (Pi(T. 9), eine etwa 200 aus dicke Epoxydh&rssohioht 9 aufgebracht, nach dnren Härtung die Kornschicht durch Auflösung der Gelatineeohicht 4 in Wasser rom Trilger 3 abgelöst wird. Riurduroh werden auf der Trägerseite aur umhüllenden p-leitenden Schicht 22 gehörigen Oberfllohenteile 29 frei. Deber den freiliegenden Oberfl&ohentoilen 29 wird aneohliessend eine strahlungsdurohlaesige Elektrodenechioht angebracht, S.D. durch Aufdampfen. Diese Elektrodonechioht 30 kann z.B. auβ einer 100 K dicken Goldschicht beBtohen. Die Elektrodenschioht 30 macht, ebenso wie die Elektrodeneohicht 26 einen praktisch ohnschen Kontakt mit den isiliegenden Oberflaohenteilen der Körner. In dieser Weise ist fin Solarbatterie erhalten, bei der eine durch die durchlässige Elektrodenaehioht 30 einfallende Strahlung eine Spannungedifferens Ober

den dicht unter der Elektrodensohioht 50 liegenden pn-Ueberg&ngen o*

° 25 31 herbeiführt» die an den Elektroden 28 und 30 abgenommen werden kann.

•χ». . , Ein solch·· eine Kornechicht alt pn-Debergangen

in den Körner enthaltendes Elektrodensyste· kann auch als Strahlunge·

fttelle Anwendung finden, bei der duroh Polariaierung d«e pn-Uebere*aget )1 in ά·τ Durchlaeeriohtun« über die Elektroden 26 und 50 ..

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eine Inj' ktionErftkombimitionaatrnhlunß crseugt werden k-ip.n, die durch die durchläsaige Eloktrodenschioht 30 hindurch austreten kanh.

Auch ist cn möglich, von Körner: \2Λ, 22) auBsugohen, bei di-non die umhüllende Schicht den gleichen Leitungatyp wie der Korn 21 aber einen niedrigeren spezifischen Widerstand als dieser hut. Eine solche umhüllende Schicht oignet sich ausgezeichnet, zur Bildung eines ohaschen Kontaktes zwischen der Elektrodenaohicht 30 und dem Kernmaterini 21. Dabei kann eine .-Jlek-'.rodenncnicht 28 angewandt werden, die einen gleichrichtenden Kontakt mit den zum Korn 21 gehörenden freiliegenden Oberflachenteilen 27 der Körner macht, sowie eine Hlektrodenschicht 30, die einen praktisch ohaschen Kontakt mit der Ushullun^uBCi.icht 22 macht. Wird dieses Elektrodensystem als !Strahlungsquelle benutzt, ao kann bei einer Vorspannung des gleichrichtenden Kontaktes (21, 20) in der Durchlassrichtung eine Strahlung durch din »trahlungsdurchlaseige Elektrode, schicht 28 und die (in diesen Falle gleichfalls strahlungedurchlUeuige) Kunststoff schicht 9 heraustreten.

Hs durfte einleuchten, dass die Erfindung nicht

auf die beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele beschränkt ist, sondern daes in Rahmen der Erfindung eine Vielzahl von Abänderungen und Anwendungen nöglich sind. Es können ζ.^ΰ. die beiden Elektrodenschichten nebeneinander auf der gleichen Seite der Kornschicht angebracht werden, wobei sie durch ein nicht durch Elektrodensohichten bedecktes Gebiet der Kornschicht voneinander getrennt sind· Die

_w '25 8trahlungadurchlSeaige Elektrodenschicht kann veiter statt auf der

—» in den Aueführungebeispielen angegebenen Seite auf der entgegen- ^ gesetzten Seite der Kernschicht angebracht werden, während mach ο ' #

^ beide Elektrodenaohiohten entweder strahlunesdurchläseig oder un-

durohliseig «ein kSnnen. Auch ist es sieht notwendig, dass sieh di·

Elektrodenschiohten ttberall an den Binder «wehliessen. Ale Elek-

; BAD ORIGINAL

ο ο to

. 19 . ■ 1564426 pim

trodcnnchiclit kann ζ.3. auch oine über die Körner ßeopannte Hefallfolie benutzt werden« wobei zwischen Binder und Elektrodenachicht 2wischenrKune vorhanden sind. Oegebenonfalls kann es vorteilhaft sein, eine oder beide Elektrodenachichton zu ereetten duroh einen Strom geladener Teilchen, wie Ionen oder Elektronen, die auf die Kernschicht eintreffen und das Ladungatrantsport versorgen. Die Kornoehicht braucht auch nicht flach zu oein, sondern kann auch r·- krUinnt, z.B. zylindrisch, sein. Weiter kornnen als Material für die Kb'rner aueeer CdS und CdTe z.B. auch der Halbleiter ZnSe und viele andere Materialien in Betracht.

Claims (1)

1. -20-' 156 A A 26 PHH 930

   PATKNTAHSPRUMCHEf

   ( 1«y Verfahren zur Herstellung eines Elektrodensystem·

   mit einer praktisch ein Korn dioken Kornuchioht, die vorzugsweise Körner aus Halbleitermaterial und zwischen den Körnern einen alektriach isolierenden Füllstoff enthält, während auf mindestens einer Seite der Kornsohloht «ine Eloktrodenschicht angebracht wird, die mit OberflSchenteilan der Körner '-'ontakt nacht, wobei die Körner zunächst in den Füllstoff eingebettet werden, wonach wenigstens an einer Seite durch Matorialantfernung freiliegende Oberflächenteil·)der Körner erhalten werden und anschlieaaend dl· Elektrodenschicht auf dieser Seite der Xornechicht angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Körner wenigstens an der Seit« der Kornschicht auf der die Elektrodenschicht angebracht werden soll, in einen Photoabdecklack eingebettet werden und alt Hilfe τοπ Bestrahlung von der gegenüberliugenden Seite der Kernschicht hör unter Anwendung einer alt Rücksicht auf die Strahlungadurchlässigkeit der Körner und des zwischen den Körnern befindlichen Füllstoffe« gewählten Strahlung der Photoabdecklack gehl*- IEt wird, wobei an einer Seite wenigstens die Körner bedeckenden Teile des Photoabdecklackes in einem zugehörigen Entwickler löalich bleiben, wonach durch Entfernung der löslichen Teile dee Photoabdecklackes mittels eines Entwickelverfahrens freiliegende Ober· " fläohenteila der Körner erhalten werden und dann die Elektroden- ·

   ο schicht mit diesen freiliegenden Oberflächenteile In Kontakt ge-

   bracht werden kann.

   ^ 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gakennzclohnet _f

   co dass die Körner aus eine« Kern und einer uahüllenden Schicht alt

   ^ unterschiedlichen Leitungaeigensohaften gestehen und daaa dia XBrner nur auf einem Teil ihrer Dicke in den Photoabdecklaok eingebettet

   ^BA[} CR;q<k_ai co?Y

   warden, vlthrond oio auf einem angrenzenden Teil ihrer Dicke be- '· roita in »inen woiter«n PÜllntoff eingebettet oind, wobei» bevor der Photoabdeckluck auf einem Teil der Dicke der Körner angebracht wird, die umhüllende Schicht auf diesem Teil der Dicke der Körner durch Aetzen von den Körnern entfernt wird, wahrend durch die Hlirtung untj i-Jntwicklun^ dea Phctonbdecklrickes nur zum Kurn der Körner gehörende Oberflächonteil· freigelegt worden.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass hulbleitonde Körner benutzt werden, dertm umhüllende Schicht mit dem Kern einen pn-Uoberjjanj bildet.

   4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daaa halbloitende K'Jrnrr benutzt werden, deren umhüllende Schicht den gleichen Leitungstyp hat wie der Kern und einen niedrigeren spezifischen Widerstand als dieser.

   5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrodenschicht angebracht wird, die einen gleichrichtenden Kontakt mit den freiliegenden Oberflächenteilen der Körner macht.

   6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bia 4· dadurch gekonnzeichnet, dass eine Slektrodenschicht angebracht wird, die einen praktisch ohaachen Kontakt mit dea freiliegenden Oberflächenteil.en der Körner macht.

   7. Verfahren naah einen oder aehreren der vorstehenden Ansprüche« dadurch gekennzeichnet, dass vor der Anbringung

   *? des Photoabdecklackea die Körner dadurch zu einer zusaanenhängenden

   _* lörheohicht vereinigt worden, dass sie alt Hilfe einer strahlung··

   *s» * durohlSesigen Haftschicht alt einer Dicke, die kleiner als die O

   mittlere Korndioke ist. und in der die Körner versenkt werden, auf

   einem strahlungsdurchlässigen Träger angebracht werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 7_f dadurch gekenneeiohnet.

   --22 -

   dass (»ine Haftschicht an/jebracr.t wirrt, deren Dicke kleiner ala die Hrtlfte, vorzugsweine kloiner alu ein Fünftel der mittleren Korndioke ist.

   9. Vorfahren nach Anspruch 7 o.ior fl, dadurch gekennzeichnet, daau oine flÜHBij;«} oder viakoee Haftschicht aus einem hartbart-n Mut -rial ungebrannt wird, und dui;a nnch dor Versenkung dor Körner die Haftnchicr.t gehärtet wird.

   10. Verfahren nauh einem oder mehreren der AnaprUche

   7 bis 1, dadurch gekennseichm't, daoe auf dem TrA(Jir eine strahlungsdurchlSiisige olektrioch leitende Klektrodonnchicht angebracht ist, während die Haftschicht auf dieser Klektrodenechicht angobraoht wird, und danu die Körner in der Haftschicht vernonkt werden, bio sie die illektrodemichicnt berühren.

   11. Verfahren nach /tnopruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus einen Photoabdecklack bestehende Haftnohicht angebracht wird.

   12. Verfahren nach eines oder mehreren der- Aneprüotoe 7 bis 9t dadurch gekennzeichnet, dass die ilaftschiont Verwendung findet, die aus einem Material besteht, das nach der Anbringung des Ihotoabdecklackes und der Rlektrodenschicht selektiv in einem Lösungsmittel gelöst werden kann, während nach der Anbringung der mektrodenschicht die Kornschicht dadurch vom Träger entfernt wird, dass die Haftschicht selektiv gelöst wird, wonach auf den so erhaltenen freigelegten Oherflächenteilen der Körner eine «weite

   _o ' Elektrodenschicht angebracht wird.

   co 1). Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

   f"⁰ dass -vor der Entfernung der Kernschicht von Träger auf der Elek-S? trodenechicht eine vorzugsweise flexibele Schlei.t aus eine« hirton-

   k> den Kunststoff angebracht wird, und dass nach 'ftrtung des Kunststoffes die Komaohicht vom Träger entfernt wird. ^^AD ORiGLMAL

   - 23 - , PHIf 930

   14. Iilektrodeneyatea ait einer Kornschicht, die duroh

   Anwendung eines Verfahrens nach einem oder nehreren d©f vorstehenden Ansprüche hergestellt worden 1st·