DE2016211A1

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Info

Publication number: DE2016211A1
Application number: DE19702016211
Authority: DE
Priority date: 1969-04-16
Filing date: 1970-04-04
Publication date: 1970-10-22
Also published as: CH506166A; DE2016211C3; US3729342A; FR2043297A5; DE2016211B2; JPS4826985B1; ES378556A1; GB1301585A; NL6905835A; BR7018222D0; BE748953A

Description

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PHN-3988

Akte No. PHH- 3988
: 2.April 1970

"Verfahren zur Herstellung einer strahlungsempfindlichen elektronischen Vorrichtung und durch dieses Verfahren hergestellte Vorrichtung".

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren

zur Herstellung einer strahlungsempfindlichen oder elektrolumineszierenden elektronischen Vorrichtung, die eine Folie enthält, welche aus strahlungsempfindlichen oder elektrolumineszierenden Körnern, z.B. Halbleiterkörnern, besteht, die in ein isolierendes Bindemittel aufgenommen sind und von denen Oberflächenteile mindestens auf einer Seite der Folie frei vom Bindemittel sind, welche Folie mindestens

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auf dieser Seite mit einer Kontaktschicht überzogen ist, die die Körner elektrisch miteinander verbindet, wobei die Kontaktschicht für Strahlung durchlässig ist, für die die Körner empfindlich sind oder die von den Körnern ausgesandt werden kann*

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung, die durch das Verfahren nach der Erfindung hergestellt ist.

Vorrichtungen der obenerwähnten Art sind bekannt und können z.B. in Strahlungsdetektoren, Photowiderständen, Sonnenbatterien und elektrolumineszierenden Tafeln, Anwendung finden. Dabei kann die erwähnte Strahlung von elektromagnetischer oder korpuskularer Art sein.

Bei der Herstellung einer derartigen Vorrichtung müssen einerseits bei der Bildung der Folie die Körner festgelegt werden, während andererseits die für Strahlung durchlässige Kontaktschicht auf einer Seite der Folie angebracht werden muss, und zwar derart, dass ein befriedigender elektrischer Kontakt mit den Körnern hergestellt wird.

Bei bekannten Verfahren wird zu diesem Zweck eine verhältnismässig grosse Anzahl mehr oder weniger verwickelter Bearbeitungen durchgeführt, wobei zunächst die Körner in das Bindemittel eingebettet werden, wonach auf mindestens einer Seite Körnerteile frei von dem Bindemittel gemacht werden und schliesslich auf dieser Seite eine für Strahlung durchlässige Kontaktschicht - meistens in mehreren Bearbeitungsschritten - angebracht wird.

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Die Erfindung bezweckt u.a., ein besonders einfaches Verfahren zu schaffen, bei dem das verlangte Ergebnis in einer Mindestzahl von Bearbeitungsschritten erzielt wird.

Der Erfindung liegt u»a. die Erkenntnis zugrunde, dass durch Anwendung einer Metallschicht mit einem verhältnisiüaesig niedrigen Schmelzpunkt und durch Benutzung von Kapillarkräften das Festlegen der Körner und das Anbringen einer für Strahlung durchlässigen Kontaktschicht, die mit den Körnern einen befriedigenden elektrischen Kontakt bildet, in einem einzigen Bearbeitungsschritt durchgeführt werden kann· .

Ein Verfahren der eingangs erwähnten Art 1st nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet» dass auf einer ersten für die erwähnte Strahlung durchlässigen elektrisch leitenden Schicht eine zweite Schicht angebracht wird, die aus einem Netall besteht, das in geschmolzenem Zustand die erste Schicht in geringerem Masse benetzt als die Körner; dafle auf der «weiten Schicht die Körner ausgebreitet werden; dass dann das Metall der «weiten Schicht geschmolzen wird und eich infolge der auftretenden Kaplilarkräfte zwischen den Körnern und der ersten Schicht zusammenzieht und praktisch völlig von den zwischen den Körnern liegenden Teilen der ersten Schicht entfernt wird; das nach Abkühlung die nicht gehafteten Körner entfernt werden, und dass anschliessend in den Räumen zwischen den Körnern ein für die erwähnte Strahlung durchlässiges Bindemittel angebracht wird.

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Die Dicke der Metallschicht muss dabei selbstverständlich derart gewählt werden, dass die Körner nicht völlig in das Metall versinken können.

Geeignete Metalle zum Festlegen und Kontaktieren der Körner sind naturgemäss nur Metalle und Legierungen, deren Schmelzpunkt den der Körner und der ersten für Strahlung durchlässigen leitenden Schicht unterschreitet. Besonders gut eignen sich Metalle mit einem Schmelzpunkt unter 1O0O°C, wie Zn, Cd, Ga, In, Tl, Sn, Pb, Sb, Bi und Te.

Bei einem gegebenen Kornmaterial werden von diesen Metallen diejenigen gewählt, welche die Körner gut benetzen und somit eine gute Haftung und einen guten elektrischen Kontakt mit den Körnern bewirken können. Selbstverständlich sind Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt, die auf störende Weise mit den Materialien reagieren, mit denen sie in Berührung kommen, nicht geeignet.

Wie aus der Halbleitertechnik bekannt ist, können durch passende Wahl der Metalle und der gegebenenfalls diesen Metallen zuzusetzenden Stoffe auf den Körnern, insofern diese als Halbleiter wirksam sind, sowohl ohmsche wie auch gleichrichtende Kontakte gebildet werden.

Für die erwähnte erste für Strahlung durchlässige leitende Schicht können lichtdurchlässige leitende Oxydschichten, z.B. Zinnoxyd- und/oder Indiumoxydschichten, verwendet werden, die durch Aufspritzen eines Nebels einer Zinnchlorid- bzw. Indiumchloridlösung oder durch Bedampfung

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auf bekannte Welse angebracht werden können. Die elektrische Leitung wird dabei durch Zusätze, wie Antimon oder Bor, öder infolge beim Anbringen herbeigeführter Abweichungen der stöchiometrischen Zusammensetzung erhalten. Ferner sind in vielen Fällen dünne lichtdurchlässige Metallschichten, z.B. Goldschichten,anwendbar.

Im allgemeinen wird bei der Herstellung die erste für Strahlung durchlässige Schicht auf einem Träger angebracht. Wenn dieser Träger für die erwähnte Strahlung nicht oder nur in geringem Masse durchlässig ist, muss es am Ende der Bearbeitung entfernt werden. Nach einer besonderen Ausftihrungsform wird die erste Schicht aber auf einem Träger angebracht, der für die erwähnte Strahlung durchlässig ist und also nicht von der Folie entfernt zu werden braucht *

Selbstverständlich muss die Zusammensetzung der ersten lichtdurchlässigen Schicht derart gewählt werden, dass sich diese Schicht nicht auf störende Weise in dem zu verwendenden Material löst. Fs gibt aber eine derart reiche Wahl, dass in dieser Hinsicht keine Schwierigkeiten zu befUrchten sind.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben« Es zeigen;

Fig. 1 schematisch im Querschnitt eine Herstellungsötufe des Verfahrens nach der Erfindung, und

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Fig. 2 schematisch im Querschnitt eine durch das erfindungsgemässe Verfahren hergestellte Vorrichtung.

Auf einen Träger 1 aus Glas ist (siehe Fig. 1) eine Indiumoxydschicht 2 aufgedampft, dadurch, dass Indiumoxyd bei 1OO°C in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei

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einem Druck von 5·10 mm Quecksilbersäule verdampft wird.

Der Träger 1 wird dabei auf einer Temperatur von 300⁰C gehalten. Auf diese Weise wird eine für Licht durchlässige und elektrisch leitende Schicht 2 erhalten.

Darauf wird dann durch Aufdampfen im Vakuum bei 500⁰C eine Kadmiumschicht 3 mit einer Dicke von 500 A angebracht. Diese Schicht wird mit pulverförmigen Zinkselenid h mit einem mittleren Korndurchmesser von 30 /Um bestreut.

Nach Erhitzung während einer halben Stunde bei ^50⁰C in Wasserstoff atmosphärischen Druckes haften (siehe Fig.2) die mit dem Metall 3 in Berührung kommenden Körner an dem Träger 1, wodurch nach Entfernung der nichtgehaftoten Körner eine ein Korn dicke Schicht gebildet wird.

Dabei wird das Kadmium 3» das mxv den Körnern einen ohmschen Kontakt bildet, durch die auftretenden Kapillarkräfte zwischen den Körnern vom Indiumoxyd entfernt und bilden sich in der Metallschicht 3 Unterbrechungen 5· Infolgedessen kann Uebertragung von Strahlung von den Körnern k und auf dieselben stattfinden.

Dann wird die Kornschicht h mit einem Gemisch von Bestandteilen imprägniert, die ein Polyurethan 6 bilden.

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Nach teilweiser Aushärtung des Polyurethans werden die Kornoberflächen durch Abätzen mit einer alkoholischen Laugelösung frei gelegt und wird das Polyurethan völlig ausgehärtet.

Schlieeslich wird eine Kupferschicht 7 aufgedampft, die mit den Zinkselenidkörnern k gleichrichtende Kontakte bildet.

Das erhaltene Ganze kann z.B. als elektrolumineszierendes Paneel Anwendung finden.

Es dürfte einleuchten, dass sich die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern dass im Rahmen der Erfindung für den Fachman durch die Wahl anderer Kombinationen von Materialien viele Abarten möglich sind« So₁ kann namentlich durch passende Wahl des Metalls 3 und des Kornmaterials h in Fig. 2 statt eines ohmschen Kontakts ein photoempfindlicher oder strahlender gleichrichtender Kontakt zwischen dem Metall 3 und den Körner k erhalten werden, wobei dann vorzugsweise zwischen dem Metall 7 und den Körnern '+ ein ohmscher Kontakt hergestellt wird. Die Kontaktschicht 7 kann dabei erforderlichenfalls fortgelassen werden, z.B. wenn im Betriebszustand auf der betreffenden Seite der Folie Ladungstransport von oder zu den Körnern auf andere Weise, wie durch ein Elektronen- oder Ionenbündel, einen Elektrolyten oder analoge

Ladungstransportmittel erfolgt.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE;

Π »J Verfahren zur Herstellung einer strahlungsempfindlichen oder elektrolumineszierenden elektronischen Vorrichtung, die eine Folie enthält, welche aus strahlungsempfindlichen oder elektrolumineszierenden Körnern, z.B. Halbleiterkörnern, besteht, die in ein isolierendes Bindemittel aufgenommen sind und von denen Oberflächenteile mindestens auf einer Seite der Folie frei vom Bindemittel \ sind, welche Folie wenigstens auf dieser Seite mit einer Kontaktschicht überzogen ist, die die Körner elektrisch miteinander verbindet, wobei die Kontaktschicht für Strahlung durchlässig ist, für die die Körner empfindlich sind oder die von dem Körnern ausgesandt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer ersten für die erwähnte Strahlung durchlässigen elektrisch leitenden Schicht eine zweite Schicht angebracht wird, die aus einen Metall besteht, das in geschmolzenem Zustand die erste Schicht in geringerem Masse benetzt als die Körner; dass auf der zweiten Schicht * die Körner ausgebreitet werden; dass dann das Metall der zweiten Schicht geschmolzen wird und sich infolge der auf-

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tretenden Kapillarkräfte zwischen den Körnern und der ersten Schicht zusammenzieht und praktisch völlig von den zwischen den Körnern liegenden Teilen der ersten Schicht entfernt wird; dass nach Abkühlung die nicht gehafteten Körner entfernt werden, und dass anschliessend in den Räumen zwischen den Körnern ein für die erwähnte Strahlung durchlässiges Bindemittel angebracht wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht auf einem Träger angebracht wird, der für die erwähnte Strahlung durchlässig ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass das Metall der zweiten Schicht einen Schmelzpunkt hat, der niedriger als 1000°C ist.
hm Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erwähnte Metall mit den Körnern einen ohmsche.n Kontakt bildet.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass das erwähnte Metall einen photoempfindlichen oder elektrolumineszierenden gleichrichtenden Kontakt mit den Körnern bildet.
6. Durch da,3 Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 hergestellte elektronische Vorrichtung.

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