DE2019162C

DE2019162C - Zinc sulfide element

Info

Publication number: DE2019162C
Application number: DE19702019162
Authority: DE
Inventors: Robert T. Cupertino; Mead Carver A.; McCaldin James O.; Pasadena;. Calif. Jenkins (V.StA.)
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 1969-04-25
Filing date: 1970-04-21
Publication date: 1973-03-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Zinksulfidelement mit einem aus η-leitend dotiertem Zinksulfid bestehenden Kristallkörper, dessen einer Oberflächenbereich eine Gesamtdonatordichte von mindestens 10¹⁸ cm³ aufweist und sich in einem festen metallurgischen Kontakt mit einer Elektronen injizierenden Metallelektrode befindet, die ein Metall der II. Gruppe des Periodischen Systems enthält.The invention relates to a zinc sulfide element with a crystal body consisting of η-conductively doped zinc sulfide, one surface area of which has a total ^{donor density of at least 10 18} cm ³ and is in solid metallurgical contact with an electron-injecting metal electrode which is a metal of group II Contains periodic table.

Bekannte erhältliche Vorrichtungen mit gasförmigem lichtemittierendem Stoff arbeiten bei relativ hohen Spannungen und sind daher unvereinbar mit konventionellen integrierten Schaltungen. Dies steigert die Kosten der Konstruktion und des Betriebes elektronischer Instrumente, die solche Vorrichtungen verwenden. Hin wesentliches Bemühen ist es, clektro-Iuminus7cnte Festkörpervorrichtungen zu entwickeln, die I.iiht mit Wellenlängen emittieren, nuf die das Auge am meisten anspricht und die mit Standardspannungen der Transistoren- oder integrierten Schaltungen vereinbar sind.Known available gaseous light emitting devices operate at relative high voltages and are therefore incompatible with conventional integrated circuits. This increases the cost of constructing and operating electronic instruments using such devices use. It is essential to make an effort to clektro-Iuminus7cnte To develop solid state devices that emit I.iiht at wavelengths that do not Most appealing to the eye and those with standard voltages of transistors or integrated circuits are compatible.

Lichtemission in elekirolumineszenten Festkörpervorrichtungen entsteht durch strahlende Rekombination von injizierten Elektronen und Lochern, die in Rekombinationszentren in einer Weise kombinieren, die die Emission eines Photons begünstigt. DieLight emission in solid state electroluminescent devices is created by radiative recombination of injected electrons and holes that combine in recombination centers in a way that favors the emission of a photon. the

maximal erreichbare Energie des Photons ist durch den Bandabstand des zum Herstellen der Vorrichtung verwendeten Materials begrenzt. Die bekannten erhältlichen NiederbbUngsvorrichtungen, die bei Zimmertemperatur leidliche Beträge der LichtemisThe maximum achievable energy of the photon is given by the band gap used to manufacture the device material used is limited. The known NiederbUngsvorrichtungen available at Room temperature fair amounts of light emis

xo sion aufweisen, werden aus Materialien hergestellt. die einen schmalen Bandabstand in der Größenordnung von ungefähr 2,5 Elektronenvolt oder weniger haben und Strahlung im roten Bereich emittieren b-i Wellenlängen, die länger als 6500 Angstrom sind. xo sion are made of materials. which have a narrow band gap on the order of about 2.5 electron volts or less and emit radiation in the red region at two wavelengths longer than 6500 Angstroms.

Das Auge ist 30mal weniger empfKHich für den roten Bereich des Spektrums als für den grünen.The eye is 30 times less sensitive to it red portion of the spectrum than for the green.

Vorrichtungen, die zur Lichtemission mit ein. Vielheit von Wellenlängen geeignet sind, würd. Nachrichtenvt bindungen mit einer enormen InfoDevices that emit light with a. Multiplicity of wavelengths are suitable, would. News Vt links with a tremendous amount of info

ao maiicnsmenge durch die Farbvariation in einer Vk-; farbdarsiellung ermöglichen.ao may amount due to the color variation in a Vk-; enable color diffusion.

Zinksulfid (ZnS) ist als ein sehr leistungsfähig. Phosphor bekannt und hat einen Bandabstand vor 3,6 Elektronenvolt. Es ist anzunehmen, daß LiefZinc sulfide (ZnS) is very powerful as a. Phosphorus is known and has a band gap before 3.6 electron volts. It can be assumed that Lief

as mit den gewünschten kürzeren Wellenlängen durci die Strahlung emittiert werden könnte, die aus de Rekombination von Elektronen und Löchern resu! tiert, die in einen Körper aus Zinksulfid injizier werden.as with the desired shorter wavelengths durci the radiation that could be emitted, resulting from the recombination of electrons and holes! injected into a body made of zinc sulfide.

Obwohl es möglich ist, Kristalle aus Zinksulfid mr relativ hohem n-Leitfähigkeitstyp herzustellen, ist eines der größten Probleme bei der Entwicklung von elekirolumineszenten Zinksulfidvorrichtungen die Schwierigkeit des Bildens ohmscher KontaktbereicheAlthough it is possible to get crystals from zinc sulfide mr Producing a relatively high n conductivity type is one of the major problems in the development of zinc sulfide electroluminescent devices address the difficulty of forming ohmic contact areas

ohne gleichzeitiges Einführen hoher Defektkonzentrationen, die die gewünschte Injektion stören. Ein anderes bedeutendes Problem beim Versehen des Zinksulfids mit Elektroden resultiert hauptsächlich aus dessen sehr niedriger Elektronenaffinität und der sehr großen Energiebarriere, die zwischen der Zinksulfidoberfläche und der Metallkontaktgrenzfläche existiert.without simultaneously introducing high concentrations of defects that interfere with the desired injection. A another significant problem with electrodeing zinc sulfide mainly results from its very low electron affinity and the very large energy barrier between the zinc sulfide surface and the metal contact interface exists.

Das Energiebarrierenverhalten einer kovalenten Halbleitermetallgrenzfläche, vie z.B. Silizium oderThe energy barrier behavior of a covalent semiconductor metal interface, e.g. silicon or

«5 Germanium, unterscheidet sich "beträchtlich im Vergleich zu den breitbandigeren Halbleitern wie z. B. Zinksulfid. Bei den kovalenten Halbleitern hängt die Barrierenencrgie nicht sehr stark von dem Metall ab, das sich mit der Halbleiteroberfläche in Kontakt befindet, sondern ist weitgehend eine Eigenschaft der Halbleiteroberfläche. Im Gegensatz dazu ist die Barrierenencrgie zwischen einem mehr ionischeren Halbleiter und einem Metall eine Funktion sowohl der Elektronegativität des Metalls als auch des HaIbletters. "5 Germanium, differs" considerably in comparison to the broadband semiconductors such. B. zinc sulfide. With the covalent semiconductors it depends The barrier energy does not depend very much on the metal that is in contact with the semiconductor surface, it is largely a property of the semiconductor surface. In contrast, the Barrier energy between a more ionic semiconductor and a metal both functions the electronegativity of the metal as well as of the halbletter.

Bei einigen Halbleitern kann ein ohmscher Kontakt durch Verringerung der Barrierenenergie des Metall-Halbleiterübergangs hergestellt werden, so daß der thermische Strom, der in entgegengesetzter Richtung fließt, groß genug ist für die besondere Anwendung der Vorrichtung. Jedoch existieren für Zinksulfid keine Metalle mit einer Elektronegativität, die gering genug ist, die Barricrenenergie ausreichend für Vorrichtungsanwendunnszwecke zu verringern. Metalle, die als Elektroden mit Zinksulfid wirksam verbunden werden können, weisen eine Barrierenenergie, von ungefähr 1 bis 2 Hektronenvolt von der Leitfähigkeitsbandkante auf.In the case of some semiconductors, an ohmic contact can be achieved by reducing the barrier energy of the metal-semiconductor junction be made so that the thermal current going in the opposite direction flows, is large enough for the particular application of the device. However, there are for zinc sulfide no metals with an electronegativity low enough to have the barrier energy sufficient for To reduce device application purposes. Metals, which can be effectively connected as electrodes with zinc sulfide, have a barrier energy, from about 1 to 2 hectronic volts from the conductivity band edge on.

Thermischer Strom ist jedoch nicht nur ein Sirom, der in einem Metall-Halbleitersystem fließen kann. Es ist bekannt, daß, wenn die Gesamtstörstellenkonfcentration in der Halbleitersperrschicht unter dem Metallkontakt erhöht wird, die Breite der Sperrschicht abnimmt. Bei sehr hohen Trägerkonzentraiionen wird die Sperrschicht ausreichend dünn, so daß ein quantenmechanisches Tunneln stattfinden kann. Dieses Tunneln resultiert aus der Tatsache, daß die Elektronenverteilung im verbotenen Bereich exponentieü mit dem Abstand abnimmt und ein Elektron daher eine Barriere durchdringen kann, wenn diese ausreichend dünn ist.However, thermal current is not just a sirom that can flow in a metal-semiconductor system. It is known that when the total impurity concentration in the semiconductor barrier layer under the metal contact is increased, the width of the barrier layer decreases. With very high carrier concentrations, the barrier layer becomes sufficiently thin, see above that quantum mechanical tunneling can take place. This tunneling results from the fact that the electron distribution in the forbidden area decreases exponentially with the distance and one electron therefore a barrier can penetrate if it is sufficiently thin.

Ein Tunnelkontakt erfoidert eine Störstellendichte im Bereich des Halbleiterkörpers unter dem Metallkontakt von vorzugsweise ungefähr 10^te bis 10¹⁹ Trägern pro cm^s. Es ist sehr schwierig, eine solch hohe Dichte von Atomen in einem Material mit breitem Bandabstand wie Zinksuifid zu erzeugen, ohne gleichzeitig kompensierende Defekte hervorzurufen, die die'Wirkung der gewünschten Störstellen zunichte machen. Wenn ein DonatorbiUner wie Indium auf eine saubere, gespaltete ObeiTäche eines Zinksulfidkristalls vom n-Leitfähigkeitstyp aufgebracht wird und die Oberfläche erhitzt wird, bis das Indium schmilzt und dam abgekühlt wird, dann benetzt das Indium die Oberfläche und reagiert mit dieser anderweits. Die Siromspannungscharakteristik des Kontakts zeigt jedoch, da£ das Ii.Jium nicht in die Oberfläche eingedrunfen ist, und die Elektrode stellt im wesentlichen dieselbe Barriere Jar wie vor dem Verfahren. Der Kontakt wird gleichrichten und kann nicht dazu verwendet werden. Elektronen in den η-Typ Kristall zu leiten.A tunnel contact requires an impurity density in the area of the semiconductor body under the metal contact of preferably approximately 10 ^th to 10 ¹⁹ carriers per cm ^s . It is very difficult to produce such a high density of atoms in a material with a wide band gap such as zinc sulfide without simultaneously creating compensating defects which negate the effect of the desired impurities. When a donor compound such as indium is applied to a clean, cleaved surface of an n-conductivity type zinc sulfide crystal and the surface is heated until the indium melts and is then cooled, the indium wets and otherwise reacts with the surface. However, the sirom voltage characteristic of the contact shows that the Iium has not penetrated the surface and the electrode provides essentially the same barrier as before the process. The contact will rectify and cannot be used for this. To conduct electrons into the η-type crystal.

Aus der Zeitschrift »British Journal of Applied Physics«, Vol. 16, 1965, Seiten 1467 bis 1475, ist ein Zinksulfidelement bekannt, dessen eine Elektrode aus Al besteht (vgl. Seite 1468, Abs. 3 v. u.).From the British Journal of Applied Physics, Vol. 16, 1965, pages 1467 to 1475, a Zinc sulfide element known, one electrode of which consists of Al (see. Page 1468, Paragraph 3 v. U.).

Die zufriedenstellendste bekannte Technik zum Bilden von Kontakten wurde von Aven und Mead in Band 7, Nr. 1 der Zeitschrift »Applied Physics Letters« beschrieben. Diese Technik baut auf der Verbindung von sehr wirksamen chemischen Getteragentien und einer chemisch geätzten Zinksulfidoberfläche auf. Kontakte mit der besten Gesamtfunktion werden mittejs dieser Technik erhalten, wenn man den Zinksulfidkristall in Pyrophosphorsaure bei 250⁰C ätzt, zur Bildung des Kontakts einen mit Quecksilber benetzten Indiumdraht aufreibt und danach den Kristall auf 350⁰C in einer Wasserstoffaimosphäre erhitzt. Es ist anzunehmen, daß die Zinkatome extrahiert und in der Phosphatphase gehalten werden und der viel größere Betrag des Indiums diese Phase passiert und in das Gitter eindringt in Anzahlen, die zum Bilden einer Gesamtdonatordichte von mindestens 10¹* cm' ausreicht.The most satisfactory known technique for making contacts has been described by Aven and Mead in Volume 7, No. 1 of the journal "Applied Physics Letters". This technique is based on the combination of very effective chemical gettering agents and a chemically etched zinc sulfide surface. Contacts with the best overall function are obtained mittejs this technology if one etches the zinc sulfide crystal in pyrophosphoric acid at 250 ⁰ C, aufreibt a wetted with mercury indium to form the contact, and then heating the crystal to 350 ⁰ C in a Wasserstoffaimosphäre. It is believed that the zinc atoms are extracted and held in the phosphate phase and the much larger amount of indium will pass through this phase and enter the lattice in numbers ^{sufficient to form a total donor density of at least 10 1} * cm '.

Jedoch ist gerade unter diesen korrodierenden Bedingungen der endgültige Kontakt nicht immer ohmisch bei Zimmertemperatur. Weiterhin ist diese Technik an gespaltenen oder mechanisch präparierten Oberflächen nicht durchführbar, und die bekannten Pholomaskiertechniken sind nicht geeignet zum Schützen der Ränder und Rückseite des Körpers aus Zinksulfid während der Behandlung mit Pyrophosphorsaure. However, it is precisely under these corrosive conditions that final contact is not always possible ohmic at room temperature. Furthermore, this technique is based on split or mechanically prepared Surfaces not feasible, and the known pholomasking techniques are not suitable for Protect the edges and back of the body from zinc sulfide during treatment with pyrophosphoric acid.

Dfr Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen ohmschen Kontakt an einem Zinksulfidkörper mit n-Leitfähigkeitstyp vorzusehen, eine Technik anzugeben, mit der Zinksulfid mit Elektroden versehen werden kann unter einer größeren Auswahl der Bedingungen, die mit verfügbaren Photomaskiertechniken vereinbar sind und einen Elektronen injizierenden Kontakt auf einer Zinksulfidoberfläche zu schaffen, der auf unpräparierten oder mech^isch präparierten Oberflächen vorgesehen und der in inerter, reduzierender oder oxydierender Atmosphäre oder im ^v.ikuu.m erzeugt werden kann.It is therefore an object of the invention to provide an ohmic contact on a zinc sulfide body of n conductivity type, to provide a technique with which zinc sulfide can be provided with electrodes under a wider range of conditions compatible with available photo masking techniques and an electron injecting contact to create on a zinc sulfide surface, which is provided on unprepared or mechanically prepared surfaces and which can be produced in an inert, reducing or oxidizing atmosphere or in the ^v .ikuu.m.

ίο Zar Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Zinksulfidelement der 'ingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Metall der II. Gruppe des Periodischen Systems der bei Zimmertemperatur einen ohmschen Kontakt aufweisenden Metallelektrode Cadmium oder Zink ist.ίο Zar's solution to this problem is with a zinc sulfide element of the type mentioned according to the invention that the metal of Group II of the periodic system of the metal electrode having an ohmic contact at room temperature Is cadmium or zinc.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das erfindungsgemäße Zinksulfidelement einen ohmschen Kontakt mit einem geringen elektrischen Widerstand aufweist.A major advantage of the invention is that the zinc sulfide element according to the invention has an ohmic contact with a low electrical resistance.

ao Das Zinksulfid wird zum Bilden einer ohmschen Elektrode derart behandelt, daß auf einen Oberflächenbereich eines Körpers aus η-Typ Zinksulfid ein Donatoren lieferndes Element und Cadmium oder Zink oder eine Legierung, die ein solches Metallao The zinc sulfide is treated to form an ohmic electrode so that on a surface area a body of η-type zinc sulfide an element providing donors and cadmium or Zinc or an alloy containing such a metal

aj enthält, aufgebracht wird und daß dieser Bereich über die Schmelztemperatur des Metalls oder der Legierung eihitzt wird. Der Donatorbildner ist vorzugsweise ein Metall der III. Gruppe des Periodischen Systems wie z. B. Aluminium, Gallium oder Indium oder ein Halogen wie z. B. Cl, Br, J und muß im Oberflächenbereich des Zinksulfidkörpers in einjr Dichte von mindestens 10¹⁷cm^s vor der Behandlung vorhanden sein, oder es kann ersatzweise während der Behandlung in den Oberflächenbereich eingeführt werden, indem c; in der Legierung von Cadmium oder Zink vorhanden ist.aj contains, is applied and that this area is heated above the melting temperature of the metal or alloy. The donor former is preferably a metal of III. Group of the periodic table such as B. aluminum, gallium or indium or a halogen such as. B. Cl, Br, J and must be present in the surface area of the zinc sulfide body at a density of at least 10 ¹⁷ cm ^s prior to treatment, or it can alternatively be introduced into the surface area during treatment by c; is present in the alloy of cadmium or zinc.

Beste Resultate wurden erzielt durch Hinzuziehen des Temperaturverteilungsphasendiagramms für die einzelnen in Betracht gezogenen Elemente der Gruppen II und III und durch Auswahl einer Legierung, in der Metalle der Gruppe II gegenüber dem eutektischen Gemisch überwiegen. Die endgültigen Kontakte weisen bei Zimmertemperatur einen spezifischen Widerstand von weniger als 25 Ohnvcm¹ auf zum Teil von weniger als 1 Ohm-cm². Kontakte mit niedrigerem spezifischem Widerstand wurden mit Cadmium im Vergleich zu Zink gebildet.The best results were obtained by using the temperature distribution phase diagram for the individual elements of Groups II and III considered and by selecting an alloy in which metals of Group II predominate over the eutectic mixture. The final contacts have a resistivity of less than 25 Ohnvcm ¹ on the part of less than 1 ohm-cm ² at room temperature. Lower resistivity contacts were made with cadmium compared to zinc.

Das endgültige Bauelement hat die Gestalt eines Körpers aus η-Typ Zinksulfid, der mit einer ohmsehen Elektrode versehen ist. Die Elektrode enthält als Metall der Gruppe II Cadmium oder Zink oder eine Legierung eines dieser Metalle mit einem Metall der Gruppe III in einem festen und stabilen metallurgischen Kontakt mit dem Körper, der eine Gesamtdonatordichte von mehr als K)¹⁷ cm ³ aufweist.The final component has the shape of a body made of η-type zinc sulfide, which is provided with an ohmic electrode. As a group II metal, the electrode contains cadmium or zinc or an alloy of one of these metals with a group III metal in firm and stable metallurgical contact with the body which has a total donor density ^{of more than K) 17} cm ^3.

In einem Verfahren zum Herstellen eines Zinksulfidelements gemäß der Erfindung wird als Metall der Gruppe II Cadmium oder Zink oder eine Legierung dieser Metalle mit einem Metall der Gruppe III in innigen Kontakt mit dem Oberflächenbereich eines Zinksulfidkörpers gebracht. Das kann durch Aufdampfen des Metalls auf die Oberfläche des Bereiches oder durch Aufpressen eines vorgeformten Metalls auf die Oberfläche bewerkstelligt werden. Die Beschaffenheit der Oberfläche ist nicht kritisch sie kann gesägt, abgeschliffen, gespaltet oder chemisch geätzt sein. Die Behandlung wird erleichtert ilurch ein anfängliches Benetzen der Oberfläche mit einemIn a method of making a zinc sulfide element according to the invention, the metal of group II cadmium or zinc or an alloy of these metals with a metal of group III brought into intimate contact with the surface area of a zinc sulfide body. This can be done by vapor deposition of the metal onto the surface of the area or by pressing a pre-formed metal to be accomplished on the surface. The texture of the surface is not critical to them can be sawn, sanded, split or chemically etched. Treatment is made easier by it an initial wetting of the surface with one

flüssigen Metall wie z.B. Quecksilber-Indiumamalgam eine Minute lang auf 350 bis 450° C erhitzt. Das Er-Liquid metal such as mercury indium amalgam is heated to 350 to 450 ° C for one minute. The Er-

oder Gallium. hitzen wurde in einer Argonatmosphäre durchgeführt.or gallium. heating was carried out in an argon atmosphere.

Der in innigem Kontakt mit dem Metall befind- Dann wurde die Scheibe auf Zimmertemperatur ab-That is in intimate contact with the metal- Then the disc was brought down to room temperature-

liche Bereich wird dann über die Schmelztemperatur gekühlt. Der Kontaktwiderstand wurde gemessen,liche area is then cooled above the melting temperature. The contact resistance was measured

des Metalls erhitzt, zweckmäßig für eine kurze Zeit- 5 Der Kontakt wies einen Widersland von ungefährof the metal heated, expediently for a short time. The contact showed a contradiction of about

spanne, die ein paar Sekunden beträgt. Die Tempera- 1 Ohm-cm- auf. Das Teil befand sich in einem festenspan, which is a few seconds. The tempera- 1 ohm-cm- on. The part was in a solid

tür ist genügend hcch, um ein Loslösen von Zink- metallurgischen Kontakt mit der Oberfläche,door is high enough to prevent zinc metallurgical contact with the surface,

atomen aus dem Kristallgitter zu ermöglichen. Die Das Verfahren wurde erfolgreich wiederholt beiAllow atoms from the crystal lattice. The procedure was successfully repeated at

Temperatur reicht von ungefähr 350 bis 450 ' C. einer abgespaltenen Oberfläche und bei einer abge-Temperature ranges from approximately 350 to 450 ° C. A split surface and at a split

üas Verfahren kann in einer inerten Atmosphäre to schliffencn Oberfläche eines Zinksulfidkristalls. AlsThe method can be used to grind the surface of a zinc sulfide crystal in an inert atmosphere. When

wie z.B. in Argon, im Vakuum oder sogar in einer das Verfahren mit einem 90% Cadmium-, 10%such as in argon, in a vacuum or even in a process with a 90% cadmium, 10%

oxydierenden Atmosphäre wie z. B. in Schwefel- Indiiim-Legierungstcil wiederholt wurde, war deroxidizing atmosphere such. B. was repeated in sulfur-Indian alloy stile, was the

dampf durchgeführt werden. Die bei der Vorbehand- Widerstand des Kontaktes nur geringfügig höher,steam can be carried out. The pretreatment resistance of the contact is only slightly higher,

lung der Oberfläche verwendeten Chemikalien sind ■ .The chemicals used on the surface are ■.

verträglich mit erhältlichen Photoabdcckmittcln, die 15 Beispiel 11Compatible with available photo-printing media, the 15 Example 11

zum Schützen der nicht behandelten Oberflächen des Das Verfahren nach Beispiel I wurde wiederholtto protect the untreated surfaces of the The procedure of Example I was repeated

Kristallkörpers vorhanden sein können. mit einer Cadmium-Gallium-Legierung, die ein Gc-Crystal body can be present. with a cadmium-gallium alloy, which is a Gc-

Obwohl die Weise, auf die der Kontakt gebildet wichtsvcrhültnis von 13: 1 = Cd : Ga, etwas an derAlthough the way in which the contact is formed weight ratio of 13: 1 = Cd: Ga, somewhat on the

wird und arbeitet, nicht genau bestimmt ist, wird Cd-reichen Seite des uuicktischcn Gemisches auf-is and works, is not exactly determined, the Cd-rich side of the back table mixture is

angenommen, daß das Metall de Gruppe II und 20 wies, und es ergab sich eine Elektrode mit einemassumed that the metal had de Group II and 20, and an electrode with a resulted

insbesondere Cadmium in den Oberflachenbcrcich Kontaklwiderstand von ungefähr 20 Ohm-cm'-.especially cadmium in the surface area of contact resistance of about 20 ohm-cm-1.

hineingelangt. Cadmiumsulfid neigt dazu, metall- . .got in. Cadmium sulfide tends to be metallic. .

angereichert zu werden, wenn es erhitzt wird, wäh- ti e 1 s ρ 1 c ITo be enriched when heated, ti e 1 s ρ 1 c I

rend Zinksulfid dazu neigt, metallarm zu werden. Das Verfahren nach Beispiel I wurde wiederholtZinc sulfide tends to become low in metal. The procedure of Example I was repeated

wenn es erhitzt wird. Während der kurzen Zeitspanne 25 unter Verwendung einer Zink-Indium-Legierung mitwhen it is heated. During the short period of time 25 using a zinc-indium alloy with

des Erhitzcns des Oberflächenbereiches dringen leicht überwiegendem Zinkanteil, und es wurde einethe heating of the surface area easily penetrated predominantly zinc, and it became a

C'admiumatome in den Kristall ein und besetzen die Elektrode mit einem Kontiktwiderstand von unge-C'admium atoms in the crystal and occupy the electrode with a contact resistance of un-

Gitterleerstellen, weiche einen Teil der Donatoratome fähr 100 Ohm-cm- gebildet,Lattice vacancies, which form part of the donor atoms about 100 Ohm-cm-,

kompensieren. Somit wird eine dünne Schicht von .compensate. Thus, a thin layer of.

sehr hoher Störstellendichte direkt unter dem Kon- 30 B e 1 s ρ 1 e I IVvery high density of impurities directly under the cone 30 B e 1 s ρ 1 e I IV

Ulkt erzeugt, der das bereits erwähnte Elektronen- Eine Scheibe aus η-Typ Zinksulfid wurde mecha-Ulkt generated, which generates the already mentioned electron- A disk made of η-type zinc sulfide was mechanically

lunneln ermöglicht. Es ergibt sich somit ein wirk- nisch von einem Zinksulfidmatcrial abgespalten, dastunneling enabled. An effectively split off from a zinc sulfide material thus results

samer ohmschcr Kontakt. mit Aluminium in einer Höhe von ungefähr K)¹⁹ very ohmic contact. with aluminum at a height of approximately K) ¹⁹

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich Atomen cm ³ dotiert war. Die GesamtdonatordichteFurther details of the invention result from atoms cm ³ doped. The total donor density

aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh- 35 betrug ungefähr lü¹⁷cm³, was anzeigt, daß ein gro-from the following description of embodiment 35 was approximately lü ¹⁷ cm ³ , which indicates that a large

rungsbeispielen. ßer Prozentsatz der Aluminiumatonie sich nicht imexamples. A percentage of the aluminum atony is not in the

_ . · , , DonatorzListand befindet, sondern mit Zii-Fehlstellen_. ·,, DonatorzListand is located, but with Zii missing parts

Beispiel I kompensiert ist.Example I is compensated.

Eine Scheibe eines nicderohmigcn η-Typ Zink- Ein vorgeformtes Cadmiumtcil wurde auf dieA disc of a low-resistance η-type zinc- A preformed cadmium piece was placed on the

sulfidkristalls wurde mechanisch von einem Zink- 40 Oberfläche der Scheibe gepreßt, die mit einem Cd-sulfide crystal was mechanically pressed from a zinc 40 surface of the disc, which was coated with a Cd

sulfidmateria! abgespalten, das mit H)¹⁹ Aluminium- Hg-Amalgam benetzt wurde. Die Scheibe wurde aufsulfide material! split off, which was ^{wetted with H) 19} aluminum mercury amalgam. The disk was on

atomen pro cm³ dotiert ist. Die dadurch entstehende einem Platinstreifenheizkörpcr für ungefähr 5 Sekun-atoms per cm ^{3 is} doped. The resulting platinum strip heater for about 5 seconds

Gespmtdonatordichte diese? Kristalls beträgt unge- den bei 350 bis 450° C in einer ArgonatmosphäreSpmtdonator density this? Crystal is unchanged at 350 to 450 ° C in an argon atmosphere

fähr 1!)¹⁷ Donatoratome pro cm³. Ein Oberflächen- erhitzt. Die Scheibe wurde auf Zimmertemperaturabout 1!) ¹⁷ donor atoms per cm ³ . A surface heated. The disc was at room temperature

bereich der Scheibe wurde chemisch geätzt in HCI 45 abgekühlt und der Kontaktwiderstand der Elektrodearea of the disk was chemically etched in HCI 45 and cooled the contact resistance of the electrode

11CiSO⁰CfUrSMInUtCn. gemessen. Der Kontakt wies einen Widerstand von11CiSO ⁰ CfUrSMInUtCn. measured. The contact showed a resistance of

Die geätzte Ol-jrfläche wurde dann mit einem In- ungefähr 10 Ohm-cm² auf. Es ist offensichtlich, daßThe etched oil surface was then measured with an inch of approximately 10 ohm-cm ² . It is obvious that

diumquecksilberamalgam verschen, das die Ober- ein wesentlicher Prozentsatz der Aluminiumatome inGive away diummercury amalgam, which is the top - a substantial percentage of the aluminum atoms in

fläche benetzt. Ein vorgeformtes Teil aus einer In- dem dünnen Oberfiächenbereich unter dem Cadmium-surface wetted. A pre-formed part from a thin surface area under the cadmium

dium-Cadmium-Legicrung mit leicht überwiegendem so teil in Donatoratome konvertiert worden ist, so daßdium-cadmium alloy with a slightly predominant part has been converted into donor atoms, so that

Cadmiumantcil wurde auf die Oberfläche gepreßt eine Gesamtdonatordichte in dem dünnen BereichCadmium antcil was pressed onto the surface with a total donor density in the thin area

und die Scheibe auf einem Platinstreifenheizkörper von mindestens 10^1Rcnv³ gebildet worden ist.and the disk has been formed on a platinum strip heater ^{of at least 10 1R} ^{cnv 3} .

Claims

Patent claims:

1. Zinc sulphide element with a crystal body consisting of n-conductively doped zinc sulphide, one surface area of which has a total ^{donor density of at least 10 ie} cm ³ and is in firm metallurgical contact with an electron-injecting metal electrode, which is a metal of Group II of the Periodic Table contains, characterized in that the metal of group II of the periodic system of the metal electrode having an ohmic contact at room temperature is cadmium or zinc.

2. zinc sulfide element according to claim 1, characterized in that the entire crystal body has a donor-forming atom concentration of at least 10 ¹⁹ cm *.

3. ZinksuHdelement according to claim 1 or 2, characterized in that the metal electrode made of an alloy of cadmium or zinc with a metal that donates zinc sulfide the III. Group of the Periodic Table.

4. zinc sulfide element according to claim 3, characterized in that the donors supplying metal Is indium, aluminum or gallium.

5. Method of making a zinc sulfide leme ns according to one of claims 1 to 4, characterized in that on a surface of the crystal body, an element providing zinc sulfide donors and cadmium or zinc are applied and that this surface area is at a temperature of at least 250 ° C is heated.

6. The method according to claim 5 for producing a zinc sulfide element according to claim 3 or 4, characterized by the fact that before heating on a surface of the crystal body wetted with a mercury amalgan made of the alloy existing preformed part is pressed.