DE1914563C3 - Verfahren zum Herstellen eines elektrolumineszenten Bauteils - Google Patents

Description

Kristailteilchen ist, von den Oberflächen der hitzegepreßten Schicht durch Ätzen das Isoliermaterial

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum 35 entfernt und daß man an einer Fache der hitzege-

preßten ersten Schicht die zweite Schicht des Halbleitermaterials mit entgegengesetztem Leitfähigkeits

Herstellen eines elektrolumineszenten Bauteils aus einem Halbleitermaterial mit zwei Schichten, zwi- «chen denen ein pn-übergang besteht.

Solche elektrolumineszenten Bauteile sind im ertyp aus der flüssigen Phase wachsen läßt.

Du^rch dieses Verfahren ergibt sich ein sehr groß-Itrebenswertesten Fall als flächiger Schirm mit einer 40 flächiges Bauteil, das praktisch die Charakteristiken *ur Schirmfläche parallelen pn-Übergangsschicht der Einkristallbauteile aufweist. Das Verfahren läßt

sich besonders günstig dann anwenden, wenn es sich bei dem zu verarbeitenden Halbleitermaterial um

Galliumphosphid oder Galliumarsenid und bei dem iil Siliidii

ausgebildet und aus dem Buch von Schön-Welker: »Halbleiter und Phosphore«, 1958, S. 553,
Abb. 2 a, 2b bekannt. Sie erzeugen in dieser Übergangsschicht einen gleichmäßigen Lichtstrom. Ein 45 aufzubringenden Isoliermaterial um Siliciumdioxid, eolcher Lumineszenzschirm wird aus einem geeigne- Magnesiumoxid oder isolierendes, also undotiertes ten Halbleitermaterial, beispielsweise aus Galliumphosphid,

monokristallin hergestellt, etwa durch Kristallziehen aus der Schmelze oder durch ein Kristallwachstumsverfahren aus einer flüssigen Verbindung des Halbleitermaterials. Die auf diese Weise tierstellbaren Lumineszenzschirme sind jedoch sehr klein, mit einem Durchmesser von etwa bis zu 2 mm. Diese Begrenzung ist im Kristallziehverfahren begründet.

Es ist auch bekannt, lumineszente Bauteile mit pn-übergang mit Hilfe eines Dampfwachstumsverfahrens herzustellen. Dieses Verfahren bringt zwar größere Kristalle, es erfordert jedoch sehr kompli

Siliciumcarbid handelt und wenn man das Ätzen in der flüssigen Phase mit einer Gallium- oder Zinnlösung durchführt.

Die entstehenden Isolierwände in der zuerst gebildeten polykristallinen Halbleiterschicht verhindern, daß der Strom gemäß seiner natürlichen Tendenz hauptsächlich entlang den Kristallgrenzen fließt, in deren Bereich jedoch am Übergang zwischen den beiden Schichten keine eindeutige Sperrschichtbildung vorliegt.

In der Zeichnung ist das die Erfindung aufweisende Verfahren veranschaulicht, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch ein nach dem Stand k

zierte Vorgänge und Maßnahmen und führt zu einem 60 der Technik hergestelltes, elektrolumineszentes Bau-

hinsichtlich der Lichtausbeute unzufriedenstellenden Ergebnis.

Es ist auch aus dem Buch von Schön-Welker: »Halbleiter und Phosphore«, 1958, S. 553, Abb. 2c i

teil, Fig. 2 einen Schnitt durch mit einem Isolationsmaterial bedeckte Halbleiterkristalle und

Fig. 3 einen Schnitt durch p- und n-leitende

und der britischen Patentschrift 1 014 041 bekannt, 65 Schichten, die durch das die Erfindung aufweisende ein Halbleiterpulver zu verwenden, dessen Körner Verfahren hergestellt werden,
jeweils aus Halbleitermaterial eines ersten Leitfähig- Gemäß Fig. 1 umfaßt ein bekanntes elektro-

keitstvos bestehen und von der Oberfläche her mit lumineszentes Bauteil mit pn-übergang eine p-lei-

tende Galliumphosphidschicht 1, eine η-leitende GaI-liumphosphidschicht 2, ein Paar mit den Schichten 1 und 2 verbundene Elektroden 3 bzw 3' und Anschlußdrähte 4 bzw. 4' für den p- und den n-ieitenden Bereich.

Ein geeignetes Isolationsmaterial 5 wird auf Kristallteilchen 6 von p-leitendem Galliumphosphid aufgebracht, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. Das Isolationsmak.iial 5 kann beispielsweise Siliciumdioxid, Magnesiumoxid oder isolierendes, also undotiertes Siliciumcarbid sein, während die Galliumphosphidkristalle Zink cder Zink und Sauerstoff enthalten können. Die auf diese Weise mit einem Isolationsmaterial überzogenen Kristallteilchen werden dann unter Hitze zur gewünschten Form gepreßt, deren Dicke im wesentlichen gleich dem Durchmesser oder, genauer gesagt, der Gesamtabmessung der Krislallteilchen entspricht, und bilden eine p-leitende Schicht 7.

Da die entstehende Schicht 7 keine glatten Oberflächen hat und mit dem Isolationsmaterial überzogen ist, ist es notwendig, ihre Oberfläche dünn in einer Gallium- oder Zinnlösung zu ätzen.

Auf der Schicht 7 wird dann in einem Flüssigphasen-Wachstumsverfahren eine η-leitende Schicht 8 aufgebracht, die mit der p-leitenden Schicht 7 verbunden ist. An der Grenzfläche zwischen den Schichten entsteht ein pn-übergang.

Die Kristalle 6 können mit einer gewünschten Menge von Verunreinigungen dotiert sein und eine Abmessung in der Größenordnung von 1 mm aufweisen. Das Überziehen der Kristallteilchen 6 mit ίο dem Isolationsmaterials ist erforderlich, da ein durch das Bauteil geschickter Strom an sich die Tendenz hat, entlang den Korngrenzen zu fließen. Da jedoch an der Zwischenfläche zwischen den beiden Schichten bei diesen Grenzen kein pn-Ubergang entsteht, ist der entlang den Grenzen fließende Strom für die Lichterzeugung nicht nutzbar.

Das die Erfindung aufweisende Verfahren erweist sich auch als besonders vorteilhaft, wenn ein anderes elektrolumineszierendes Material verwendet wird, beispielsweise Galliumarsenid und Siliciumcarbid.

Mit dem die Erfindung aufweisenden Verfahren lassen sich elektrolumineszente Bauteile von erheblicher Größe herstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines elektrolumineszenten Bauteils aus einem Halbleitermaterial mit zwei Schichten, zwischen denen ein pn-übergang besteht, gekennzeichnet d u r c h die Verfahrensschritte, daß man Kristallteilchen (6) des Halbleitermaterials des ersten Leitfähigkeitstyps durch Aufdampfen mit einem Überzug (5) aus isolierendem Material versieht, die überzogenen Kristallteilchen des Halbleiterir.aterials unter Hitze zur ersten Schicht (7) preßt, deren Dicke im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Kristallteilchen ist, von den Oberflächen der hitzegepreßten Schicht (T) durch Älzen das Isoliermaterial entfernt und daß man an einer Fläche der hitzegepreßten ersten Schicht die zweite Schicht (8) des Halbleitermaterials mit entgegengesetztem Leitfähigkeilstyp aus der flüssigen Phase wachsen läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolationsmaterial Siliciumdioxid, Magnesiumoxid oder isolierendes Siliciumcarbid ist.

Störstoffen des zweiten Leitungstyps dotiert sind, so daß sich im Bereich ihrer Oberfläche der lumineszierende pn-übergang ergibt. Jedes der Kristallkörner wirkt also als separates elektrolumineszentes Element, und der Strom fließt zwischen den Elektroden von Element zu Element. In alternativer Ausführung kann auch Haibleiterpulver verwendet werden, dessen gleichmäßig gemischte Körner abwechselnd p-leitend und η-leitend sind. So hergestellte lumines-

o zente Bauteile können zwar als großflächige Schirme hergestellt werden, der entstehende Lichtstrom ist jedoch von vielen Zufälligkeiten wie örtlichen Übergangswiderständen usw. abhängig und deshalb zeitlich und örtlich ungleichmäßig und schwer steuerbar. Aus dem genannten Buch von Schön-Welker, S. 553, Abb. 2d ist ebenfalls ein elektrolumineszierendes Bauteil bekannt, das eine aus elektrolumineszierenden Kristallteilchen, die durch ein Isoliermaterial voneinander getrennt sind, gebildete Schicht ao aufweist, deren Dicke im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Kristallteilchen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrolumineszentes Bauteil hoher technischer Qualität in Form eines verhältnismäßig großen Schirms

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 25 herzustellen.

gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial GaI- Diese Aufgabe wii.i gemäß der Erfindung dadurch

gelöst, daß man Kristallteilchen des Halbleitermaterials des ersten Leitfähigkeitstyps durch Aufdampfen mit einem Überzug aus isolierendem Material ver-

liumphosphid oder Galliumarsenid ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ätzen in

der flüssigen Phase mit einer Gallium- oder Zinn- 30 sieht, die überzogenen Kristallteilchen des Halbleiterlösung durchführt. materials unter Hitze zur ersten Schicht preßt, deren

Dicke im wesentlichen gleich dem Durchmesser der