DE19519775A1 - Verfahren zum Erzeugen dotierter Alkalihalogenidaufdampfschichten - Google Patents

Verfahren zum Erzeugen dotierter Alkalihalogenidaufdampfschichten

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Description

Für die Röntgendiagnostik werden Szintillatormaterialien zur Umwandlung der Röntgenstrahlung in sichtbares Licht benötigt. Leuchtschirme aus geeignet dotierten Alkalihalogeniden sind bereits zur Produktionsreife entwickelt worden. Die Lichtaus­ beute und die spektrale Verteilung des Lumineszenzlichtes ist dabei abhängig von der gewählten Dotierung. So zeigt bei­ spielsweise mit Natrium dotiertes Cäsiumjodid CsI:Na ein Ma­ ximum des Lumineszenzlichtes bei ca. 415 nm, während das Ma­ ximum für thalliumdotiertes Cäsiumjodid CsI:Tl bei ca. 510 nm liegt. Für die Erzeugung von Photoelektronen, beispielsweise in Photomultiplier-Röhren eignet sich deshalb CsI:Na, während zum Nachweis von Lumineszenzlicht mit Siliziumdioden wegen der Rotempfindlichkeit eine CsI:Tl-Szintillatorschicht besser geeignet ist.
Zur Herstellung von Alkalihalogenidplatten für Leuchtstoff­ schirme sind prinzipiell verschiedene Verfahren geeignet. Beispielsweise lassen sich die Platten durch Heißverformen geeigneten Rohmaterials herstellen. Dies ist jedoch ein auf­ wendiges Verfahren, welches ein bereits reines und homogenes, dotiertes Rohmaterial erfordert. Möglich ist es auch, die Leuchtstoffplatten durch Kristallziehen aus der Schmelze und anschließendes Zersägen der Kristallstäbe in entsprechend dünne Scheiben zu erzeugen. Doch auch dies ist ein Verfahren, das einen hohen zeitlichen und apparativen Aufwand erfordert. Hinzu kommt, daß der Dotierstoffgehalt des wachsenden Kri­ stalls nicht mit dem der Schmelze übereinstimmt, so daß zum Erzeugen von Kristallstäben mit über die Länge homogener Do­ tierung ein hoher Regelungsbedarf entsteht.
Besser geeignet zum Herstellen von Alkalihalogenidleucht­ stoffschichten sind Aufdampfverfahren. Damit können großflä­ chige Leuchtstoffschirme direkt erzeugt werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Alkalihalogenide beim Aufdampfen nadel­ förmige Kristalle auf dem Substrat ausbilden, die parallel zur Aufdampfrichtung und daher üblicherweise vertikal zum Substrat angeordnet sind. Solche Schichten zeigen eine ani­ sotrope Lichtleitung, die überwiegend parallel zur Orientie­ rung der Nadeln erfolgt. Dies ist besonders vorteilhaft für einen ortsauflösenden Nachweis von Röntgenstrahlung.
Beim Aufdampfen von CsI:Tl treten jedoch zusätzliche Probleme auf. Die Schmelzpunkte der beiden Ausgangsstoffe Thalliumjo­ did und Cäsiumjodid liegen um nahezu 200°C auseinander. Dies hat zur Folge, daß Thalliumjodid bei seinem Schmelzpunkt von 440°C einen ca. 10 mal höheren Dampfdruck als Cäsiumjodid bei dessen Schmelzpunkt von 626°C aufweist. Bei 350°C ist der Dampfdruck von TlI ca. 25 000 mal höher als der von CsI. Dies führt dazu, daß das Thalliumjodid einerseits schneller aus dem gemeinsamen Verdampfer abdampft, andererseits aber auch schlechter in die entstehende Alkalihalogenidschicht einge­ baut wird. Zum Erzeugen einer gewünschten Dotierung muß daher ein Rohmaterial mit einem vergleichsweise dazu zehnfachen Thalliumgehalt vorgelegt werden. Während des Aufdampfens muß außerdem regelmäßig Thalliumjodid in den Verdampfer nachge­ füllt werden.
Somit ist es äußerst schwierig, eine bestimmte und außerdem gleichmäßige Thalliumdotierung in der Leuchtstoffschicht zu erzeugen. Aber nur mit einer gleichmäßigen in einem bestimm­ ten Bereich liegenden Dotierung kann eine hohe Lichtausbeute für das Lumineszenzlicht erhalten werden. Zu niedrig dotier­ tes CsI:Tl erzeugt bei gleicher Röntgenabsorption weniger Lu­ mineszenzlicht, während bei einer zu hohen Thalliumdotierung bereits erzeugtes Lumineszenzlicht durch optische Absorption verlorengeht.
Das unproblematischer herzustellende natriumdotierte Cäsium­ jodid ist jedoch hygroskopisch und zeigt gegenüber dem thal­ liumdotierten Cäsiumjodid eine um 4 Prozent verringerte Lichtausbeute.
Problem der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Erzeu­ gung von dotierten Alhalkihalogenidaufdampfschichten so zu verbessern, daß einerseits eine homogene und gleichmäßige Do­ tierung in gewünschter Höhe auf einfache und sichere Weise erhalten werden kann, und daß dabei außerdem insbesondere bei Verwendung von Thalliumjodid der Dotierstoff besser ausge­ nützt werden kann.
Dieses Problem löst die Erfindung mit einem Verfahren nach Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet zwei voneinander ge­ trennte Verdampfer für das Alkalihalogenid und den Dotier­ stoff, also beispielsweise für Cäsiumjodid und Thalliumjodid. Dadurch ist es möglich, den Dampfdruck und damit sowohl Ab­ dampf- als auch Aufdampfgeschwindigkeit für die beiden Sub­ stanzen unabhängig voneinander zu regeln. Das oder besser die Substrate liegen dabei auf einem Substratteller auf, der wäh­ rend des Aufdampfens um eine senkrecht auf dem Substratteller stehende Achse rotiert. Dadurch wird gewährleistet, daß alle Substrate gleichmäßig beschichtet werden und auch auf jedem einzelnen Substrat eine gleichmäßige Verteilung von Alkaliha­ logenid und Dotierstoff erfolgt.
Der Substratteller dreht sich dabei kontinuierlich, so daß nach Belegung der Substratoberfläche mit Dotierstoff (zum Beispiel TlI) unmittelbar eine weitere Schicht Alkalihaloge­ nid (zum Beispiel CsI) von 1 bis 5 µm Dicke aufwächst und die Dotierstoffschicht zudeckt. Im Falle des TlI wird dadurch ein Wiederabdampfen des Dotierstoffs vom Substrat weitgehend ver­ hindert.
Die Verdampfer sind dezentriert bezüglich der Achse angeord­ net und so seitlich zu dieser versetzt, daß sie mit ihr einen Winkel kleiner 180° bilden. Vorzugsweise schließen die beiden Verdampfer mit der Achse einen spitzen Winkel (< 90°) ein. Dabei wird der Verdampfer für den Dotierstoff so angeordnet, daß ein beliebiger Punkt auf einem Substrat zunächst über dem Verdampfer für den Dotierstoff und dann nach weniger als ei­ ner halben Umdrehung des Substrattellers über dem Verdampfer für das Alkalihalogenid vorbeibewegt wird. Je kürzer der Ab­ stand der beiden Verdampfer bzw. je spitzer der genannte Win­ kel gewählt wird, umso schneller wird eine Dotierstoffschicht von einer Alkalihalogenidschicht abgedeckt und umso schneller wird eine aufgedampfte Dotierstoffschicht durch Abdeckung am Wiederabdampfen gehindert.
Auf diese Weise wird erheblich mehr Dotierstoff in die auf­ wachsende Schicht eingebaut, als es beim herkömmlichen Syn­ chronaufdampfen möglich war. Beim Aufdampfen einer thallium­ dotierten Cäsiumjodidschicht wird dabei eine Effizienz von 40 Prozent des verwendeten Thalliumjodid gemessen. Damit verbes­ sert das erfindungsgemäße Verfahren die bisher gemessene Ef­ fizienz von 10 Prozent um den Faktor 4.
Das Aufdampfen erfolgt im Vakuum bei einem Druck von ca. 10-3 pa. Für CsI:Tl wird dabei eine Substrattemperatur von ca. 140 bis 220°C eingehalten. Dazu kann es erforderlich sein, das Substrat zu Beginn des Aufdampfens vorzuheizen. Während des Aufdampfens ist die Kondensationswärme ausreichend, um das Substrat auf der erforderlichen Temperatur zu halten. Gegebe­ nenfalls kann sogar eine Kühlung erforderlich sein.
Der Verdampfer selbst besteht aus einem Schiffchen, in dem das zu verdampfende Halogenid vorgelegt wird, und einem Auf­ dampftrichter. Der Aufdampftrichter bewirkt zum einen, daß das Aufdampfen gerichtet erfolgt. Zum anderen wird erreicht, daß die Aufdampffläche begrenzt ist. Innerhalb der begrenzten Aufdampffläche können aber gleichmäßige Aufdampfbedingungen eingehalten werden, was die Homogenität der aufgedampften Schichten erhöht.
Im erfindungsgemäßen Verfahren sind zwei Verdampfer und somit zwei beheizbare Schiffchen und zwei Aufdampftrichter vorgese­ hen, die so angeordnet sind, daß die Aufdampfflächen, die im wesentlichen mit der Projektion des Aufdampftrichters bzw. dessen Öffnung auf den Substratteller entspricht, nicht mit­ einander überlappen. Durch die Rotation des Substrattellers wird ein Substrat zunächst über dem Verdampfer für den Do­ tierstoff vorbeigeführt, wobei eine konkrete Dotierstoff­ schicht aufgedampft wird. Durch weitere Rotation wird das Substrat über dem Verdampfer für das Alkalihalogenid vorbei­ geführt, wobei über der Dotierstoffschicht eine diskrete Al­ kalihalogenidschicht aufgedampft wird. Je schmaler die Auf­ dampfflächen dabei bemessen werden, desto enger können die Verdampfer bzw. die entsprechenden Aufdampfflächen für Do­ tierstoff und Alkalihalogenid nebeneinander angeordnet wer­ den.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, in einem Verdampfer anstelle von reinem Dotierstoff ein Alka­ lihalogenid/Dotierstoffgemisch vorzulegen. Dies hat bei­ spielsweise bei einer CsI/TlI-Mischung den Vorteil, daß das (1 : 1-)Gemisch bei der erforderlichen Verdampfungstemperatur noch als Feststoff vorliegt und das Verdampfen des Dotier­ stoffs durch Sublimation aus diesem Gemisch erfolgt.
Aufgrund des höheren Dampfdrucks von Thalliumjodid verarmt das Gemisch jedoch am flüchtigen TlI. Dies kann erfindungsge­ mäß durch kontinuierliche Erhöhung der Verdampfertemperatur ausgeglichen werden.
Für einen Leuchtstoffschirm wird die Alkalihalogenidschicht in einer Dicke von ca. 300 bis 400 µm aufgedampft. Da pro Um­ drehung des Substrattellers eine Teilschicht von ca. 1 bis 5 µm Dicke abgeschieden wird, besteht die gesamte Schicht aus ca. 60 bis 400 Teilschichten und diese wiederum alternierend aus Dotierstoff- und Alkalihalogenidteilschichten. Das dabei erhaltene alternierend stufenförmige Dotierprofil kann zur Homogenisierung einem zusätzlichen Temperschritt unterzogen werden, wobei eine über die gesamte Schichtdicke gleichförmi­ ge und homogene Dotierung erhalten wird.
Bei der Temperung ist darauf zu achten, daß die Temperatur nicht zu hoch gewählt wird. Bei zu hoher Temperatur und/oder zu langer Temperung neigen bestimmte Dotierstoffe zur Aus­ scheidung an Korngrenzen. Dies kann dann dazu führen, daß der Dotierstoff an die Oberfläche diffundiert und von dort ab­ dampft, wobei die Alkalihalogenidschicht insbesondere an den Oberflächen an Dotierstoff verarmt.
Im Fall des Thalliumiodids ist diese zusätzliche Temperung allerdings nicht erforderlich. Bereits bei einer Substrattem­ peratur von 140°C ist der TlI-Dampfdruck so hoch, daß Diffu­ sionslängen von über 2 µm erhalten werden. Diese reichen völ­ lig aus, bereits beim Aufdampfen eine homogene Dotierung zu erzielen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird daher vor­ geschlagen, diesen Dotierstoffverlust während der Temperung durch einen entsprechenden Überschuß an Dotierstoff aus zu­ gleichen. Dazu wird in der Alkalihalogenidschicht durch ent­ sprechende Variation der Abscheidebedingungen ein Dotierpro­ fil erzeugt, welches ein oder mehrere Maxima im Schichtinne­ ren aufweist. Möglich ist es beispielsweise, in der Schicht­ mitte Dotierstoffdepotschichten aufzudampfen, die über einen Schichtbereich von beispielsweise 20 µm Dicke einen durch­ schnittlichen Dotierstoffgehalt von bis zu 10 (Mol-)Prozent besitzen. Die übrigen Schichten werden mit einem entsprechend geringeren oder ohne Dotierstoffgehalt aufgebracht.
Zur Erzielung eines gleichmäßigen Dotierprofils müssen dann die Temperbedingungen an das aufgebrachte Dotierprofil ange­ paßt werden. Für die genannte Depotschicht, bzw. für ein Do­ tierprofil mit einem stufenförmigen Maximum in der Schicht­ mitte liegen für thalliumdotiertes Cäsiumjodid optimale Tem­ perbedingungen bei zum Beispiel 300°C und einer Temperzeit von bis zu einer Stunde.
Um das Abdampfen von Dotierstoff und insbesondere von Thalli­ umjodid zu verhindern, kann die bereits erzeugte Schicht wäh­ rend der Temperung abgedeckt werden, zum Beispiel mit einer direkt auf die Schicht aufgelegten Glasplatte.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels und der dazugehörigen vier Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Apparatur im Querschnitt,
Fig. 2 zeigt diese Vorrichtung in schematischer Draufsicht,
Fig. 3 zeigt verschiedene Dotierprofile und
Fig. 4 zeigt eine auf einem Substrat aufgedampfte Alkaliha­ logenidschicht im schematischen Querschnitt.
Ausführungsbeispiel
Es soll eine 400 µm dicke thalliumdotierte Cäsiumjodidschicht auf einem Aluminiumsubstrat erzeugt werden, die als Leucht­ schirm für Röntgenuntersuchungen geeignet ist.
Fig. 1: Die Substrate S, die im Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von 4 cm aufweisen, werden auf dem Substratteller ST angeordnet. Da aus physikalischen Gründen ein Aufdampfen von unten vorteilhaft ist, werden die Substrate von unten am Substratteller befestigt oder über entsprechenden Öffnungen im Substratteller aufgelegt, die die zu bedampfende Fläche aussparen und von unten zugänglich machen. Vorzugsweise oben ist der Substratteller über eine Achse A mit einem Motor M verbunden.
Unter dem Substratteller ST ist einer der Verdampfer V darge­ stellt. Dieser besteht im wesentlichen aus einem beheizbaren Verdampferschiffchen VS und einem Aufdampftrichter AT. Das Verdampferschiffchen dient zur Aufnahme der zu verdampfenden Substanzen und wird beispielsweise über eine Widerstandshei­ zung so aufgeheizt, daß der gesamte Verdampfer V die ge­ wünschte Verdampfungstemperatur annehmen kann. Die Heizung kann beispielsweise im Boden des Verdampferschiffchens VS an­ geordnet sein.
Zwischen Aufdampftrichter AT und Verdampferschiffchen VS kann noch eine Blende zur Begrenzung der abdampfenden Substanzen und zur Einstellung der Aufdampfrichtung angeordnet sein. Der Aufdampftrichter AT besteht aus Leitblechen, die ebenfalls zur Bündelung der aus dem Verdampfer aufsteigenden Halogenid­ moleküle dienen. Er besitzt an seiner oberen Öffnung den größten Querschnitt und hat im Ausführungsbeispiel eine rechteckige Öffnung von 1 × 10 cm.
Zu Beginn der Abscheidung ist eine Substratheizung erforder­ lich. Dazu ist im Ausführungsbeispiel über dem Verdampfer V und dem Substratteller ST eine Heizlampe L angeordnet, mit deren Hilfe die Substrate auf eine Temperatur von 140 bis 220°C und vorzugsweise von 150 bis 155°C gebracht werden. Im späteren Verlauf des Aufdampfens ist die freiwerdende Konden­ sationswärme ausreichend, das Substrat auf der gewünschten Temperatur zu halten. Gegebenenfalls kann dann sogar eine Kühlung erforderlich sein, beispielsweise ein über dem Substrat angeordnetes Kühlblech. Zur Verfahrenskontrolle kön­ nen an den Substraten Temperatursensoren angebracht werden.
Fig. 2 zeigt eine mögliche Anordnung der Substrate S auf dem Substratteller ST relativ zu den Verdampfern V1 und V2 in ei­ ner schematischen Draufsicht auf den Substratteller ST. Die Substrate S belegen den Substratteller in einiger Entfernung von der Achse A in beliebiger jedoch möglichst dichter Anord­ nung. Unterhalb der Substrate sind die Verdampfer V zentriert zu den Substraten angeordnet. Dargestellt ist die schmale Öffnung der Aufdampftrichter AT. Die Verdampfer V1 und V2 sind möglichst nahe beieinander angeordnet und schließen hier mit der Achse zusammen einen spitzen Winkel von ca. 15 bis 200 ein. Bei einer im Ausführungsbeispiel angenommenen Dreh­ richtung des Substrattellers gegen den Uhrzeigersinn dient der Verdampfer V1 zum Verdampfen von Dotierstoff. Aufgrund des niedrigen Schmelzpunkts von Thalliumjodid wird dazu eine 1 : 1 Mischung TlI/CsI vorgelegt, aus der der Dotierstoff ab­ sublimiert, ohne daß die Mischung vorher schmilzt. Das Cäsi­ umjodid wird mit dem zweiten Verdampfer V2 aufgedampft.
Die gesamte Vorrichtung wird in eine Vakuumkammer einge­ stellt, und diese evakuiert. Zum Aufdampfen wird der Verdamp­ fer V1 auf eine Temperatur von 280 bis 300°C erhitzt. Vor­ zugsweise weist der Verdampfer V1 am Boden des Verdampfer­ schiffchens VS eine Zusatzheizung in Form eines keilförmigen Blechs auf. Wird dieses als Widerstandsheizung betrieben, baut sich dadurch im Verdampferschiffchen VS ein Temperatur­ gradient auf, wobei an der engsten Stelle der keilförmigen Zusatzheizung die höchsten Temperaturen entstehen.
Der Verdampfer V2 wird auf eine Temperatur von 620°C erhitzt. Bei diesen Temperaturen stellt sich in der Vakuumkammer ein Druck von ca. 10-3 pa ein.
Unter den genannten Bedingungen beginnt das Aufdampfen, wobei der Substratteller (im Ausführungsbeispiel gegen den Uhrzei­ gersinn mit einer Geschwindigkeit von drei Umdrehungen pro Minute) rotiert. Dabei wird pro Umdrehung eine ca. 5 nm dicke Thalliumjodidschicht und darüber eine ca. 2 µm dicke Cäsium­ jodidschicht aufgedampft.
Da der Thalliumjodiddampfdruck im Verdampfer V1 aufgrund der Verarmung an Thalliumjodid abnimmt, wird der Verdampfer V1 kontinuierlich höher geheizt, wobei eine Heizrate von 10°C pro Stunde ausreichend ist. Nach ca. 80 Minuten wird so eine 400 µm dicke CsI:Tl-Schicht erzeugt.
Obwohl die dotierte Alkalihalogenidschicht eigentlich als Multilayer aufgedampft wird, weist sie dennoch ein homogenes Dotierprofil auf. Aufgrund der geringen Schichtdicken der Teilschichten von 2 µm beim CsI bzw. von 5 nm TlI reicht der hohe Dampfdruck des Thalliumjodids bei 150°C für eine Homoge­ nisierung des Dotierprofils aus. Die Diffusionslängen für TlI in CsI liegen bei diesen Temperaturen weit über 2 µm.
So erzeugte Alkalihalogenidschichten zeigen bei einer kon­ stanten Thallium-Dotierung zwischen 0,06 und 0,2 Mol Prozent eine rein weiße Farbe und ergeben bei der Lumineszenz eine hohe Lichtausbeute. Ein ideales Dotierprofil ist in Fig. 3a dargestellt.
Voraussetzung für ein homogenes Dotierprofil sind konstante Aufdampfraten und eine konstante Substrattemperatur. Für letztere ist eine Temperaturkontrolle erforderlich, die neben der bereits erwähnten Substratheizung und dem über den Substraten aufgebrachten Kühlblech Temperatursensoren an der Substratrückseite erfordert.
Eine einfacher zu kontrollierende Verfahrensvariante besteht darin- beim Aufdampfen in der Mitte der Alkalihaloge­ nidschicht eine oder mehrere Depotschichten mit erhöhter Do­ tierstoffkonzentration anzulegen und durch eine anschließende zusätzliche Temperung in eine homogene Dotierstoffverteilung überzuführen. Für diese Verfahrensvariante geeignete Dotier­ profile sind in den Fig. 3b, 3c und 3d dargestellt. Wäh­ rend eine zur Schichtmitte kontinuierlich steigende Dotier­ konzentration (Fig. 3b) besonders einfach in eine homogene Dotierung überzuführen ist, zeichnen sich die Dotierprofile mit den Depotschichten gemäß Fig. 3c und 3d durch eine ein­ fache Herstellbarkeit aus. Für das Dotierprofil gemäß Fig. 3c wird in Schichtmitte ein beispielsweise 20 µm dicker Be­ reich mit einer durchschnittlichen Thalliumjodidkonzentration von 10 Mol-Prozent erzeugt, während die übrigen Schichtberei­ che frei von Dotierstoff verbleiben.
Die Reduzierung der Aufdampfrate für Thalliumjodid erfolgt durch eine Reduzierung der Temperatur des Verdampfers V1, während eine Aufdampfrate Null zusätzlich durch ein über den Aufdampftrichter AT oder das Verdampferschiffchen VS gescho­ benes Abdeckblech erreicht werden kann.
Zur Homogenisierung der Dotierprofile mit Depotschicht ist eine Temperung bei ca. 300°C bis zu einer Stunde geeignet. Da eine überhöhte Thalliumkonzentration in einem Schichtbereich zu einer Gelbfärbung der Alkalhalogenidschicht führt, läßt sich die Homogenisierung des Dotierprofils auch optisch ver­ folgen.
Fig. 4 zeigt im schematischen Querschnitt eine auf einem Substrat S aufgedampfte Alkalihalogenidschicht AS, die sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer Dicke von bis zu 1000 µm erzeugen läßt. Zur Absorption von 90 Prozent der Röntgenstrahlung sind jedoch meist 300 µm ausreichend. Sche­ matisch ist auch die aus parallelen nadelförmige Kristalliten aufgebaute Struktur dargestellt, die für die anisotrope Lichtleitung der Alkalihalogenidschicht verantwortlich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich wegen des flüchti­ gen TlI besonders zur Herstellung thalliumdotierter Alkaliha­ logenidschichten, ist aber prinzipiell auch zur Herstellung anders dotierter Schichten geeignet.
Die fertige Alkalihalogenidschicht mit homogenem Dotierprofil kann zur weiteren Verarbeitung zu einem Leuchtschirm auf dem Substrat verbleiben. Da sich die Schicht bereits ab einer Dicke von 70 µm vom Substrat ablösen läßt, kann die Alkaliha­ logenidschicht aber auch als freitragende Schicht weiterver­ arbeitet werden. In einer möglichen Anwendung als Leucht­ schirm wird die Leuchtstoffschicht mit einem CCD-Array kombi­ niert. Zur Verbesserung der anisotropen Lichtleitung kann die Alkalihalogenidschicht dazu auch durch Auftrennung in optisch vollständig voneinander getrennte einzelne Pixel strukturiert werden. Auf diese Weise ist es möglich, ein ortsaufgelöstes und digitalisierbares Abbild der einfallenden Röntgenstrah­ lung zu erzeugen, mit dem sich bis zu fünf Linienpaare pro mm (Lp/mm) nachweisen lassen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung einer dotierten Alkalihalogenid­ schicht (AS) durch Aufdampfen auf ein Substrat im Vakuum,
  • - bei dem zumindest ein Substrat (S) auf einem Substratteller (ST) angeordnet wird,
  • - bei dem das Alkalihalogenid und der Dotierstoff aus zwei getrennten Verdampfern (V1, V2) auf das Substrat (S) aufge­ dampft werden,
  • - bei dem der Substratteller (ST) während des Aufdampfens um eine senkrecht zum Substratteller stehende Achse (A) ro­ tiert und
  • - bei dem das Aufdampfen dezentriert bezüglich der Achse er­ folgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Substrat (S) bei einer Temperatur von 140 bis 220°C gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die beiden Verdampfer (V1, V2) seitlich versetzt zur Achse (A) so angeordnet werden, daß sie mit dieser zusammen einen Winkel < 180° und vorzugsweise von 15 bis 90° ein­ schließen, wobei in Rotationsrichtung gesehen der Verdampfer (V1) für den Dotierstoff vor dem Verdampfer (V2) für das Al­ kalihalogenid angeordnet ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Rotationsgeschwindigkeit des Substrattellers (ST) so eingestellt wird, daß pro ganzer Umdrehung eine Teil­ schicht von 1 bis 5 µm Dicke abgeschieden wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Dotierstoff im Verdampfer (V1) als festes Alkali­ halogenid/Dotierstoff Gemisch vorgelegt wird und das Verdamp­ fen durch Sublimation erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Temperatur des Verdampfers (V1) für den Dotier­ stoff beim Aufdampfen gleichmäßig gesteigert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem in der Alkalihalogenidschicht (AS) durch zeitlich va­ riierende Abscheideraten ein Profil in der Dotierstoffkonzen­ tration vertikal zur Substratoberfläche erzeugt wird, das an den beiden Schichtoberflächen jeweils ein Minimum aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem ein zur Schichtmitte symmetrisches Dotierprofil er­ zeugt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem ein Dotierprofil erzeugt wird, welches zwei Maxima aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Alkalihalogenidschicht (AS) nach dem Aufdampfen getempert wird, um durch Diffusion eine über die Dicke der Schicht gleichmäßige Dotierstoffverteilung zu erreichen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Schicht (AS) während der Temperung abgedeckt wird.
12. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Erzeugung von insbesondere mit Thallium dotierten Leuchtstoffschichten mit über die Schichtdicke gleichmäßiger Dotierstoffverteilung.
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