DE2062041A1 - Verfahren zur Herstellung von Haiblei terubergangen in festen Losungen durch Epitaxie m flussiger Phase, sowie diese Übergänge enthaltende Lichtdetektoren und lichtemittierende Vorrichtungen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Haiblei terubergangen in festen Losungen durch Epitaxie m flussiger Phase, sowie diese Übergänge enthaltende Lichtdetektoren und lichtemittierende VorrichtungenInfo
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Description
Unser Zeichen:
T
964
Verfahren zur Herstellung von Halbleiteriibergängen in festen Lösungen durch Epitaxie in flüssiger Phase, sowie
diese Übergänge enthaltende Lichtdetektoren und lichtemittierende Vorrichtungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Übergängen in halbleitenden festen Lösungen oder in Halbleiterlegierungen durch Epitaxie in flüssiger Phase,
sowie nach diesem Verfahren erhaltene Übergänge enthaltende lichtdetektoren und lichtemittierende Vorrichtungen.
Es ist bekannt, daß die einen oder mehrere Stoffe der
Gruppe II des periodischen Systems mit einem oder mehreren Stoffen der Gruppe VI enthaltenden Verbindungen sowie
die Verbindungen von Stoffen der Gruppen IV und VI halbleitende, fotoelektrische und elektrolumineszierende
Eigenschaften aufweisen können.
Dr.Ha/Mk
109826/1803
Für die festen Lösungen oder die Legierungen dieser Verbindungen bestimmt, wenn die Zusammensetzung ihrer
Bestandteile nicht stöchiometrisch ist, die Abweichung von der stöchiometrischen Zusammensetzung ihre Konzentration
an Ladungsträgern und somit ihren Widerstand und ihren Leitungstyp; man kann zwei Zonen mit verschiedener Leitfähigkeit
in ein und dem gleichen Feststoff bilden und die Zwischenfläche dieser Zonen stellt dann einen Halbleiterübergang
dar.
Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung solcher Übergänge ausgehend von festen Einkristallen mit
bestimmten durchschnittlichen chemischen Zusammensetzungen erhält man die Übergänge in der Regel durch
Umkehrung des Leitungstyps, Glühen, Einbringung von Störstoffen durch Legieren oder durch Diffusion. Diese
Verfahren erlauben nicht die Erzielung modifizierter Zonen, deren elektrische Eigenschaften vollständig zufriedenstellend
und reproduzierbar sind. Vielmehr sind die elektronischen Eigenschaften des Ausgangs-Bjaterials
und die Breite des verbotenen Bandes nicht konstant, denn sie hängen von der Zusammensetzung des
Materials ab, welches sich nur schwer mit Genauigkeit feststellen läßt. Zur Verringerung dieser Fehler sind
Glühbehandlungen erforderlich. Außerdem ändern die nachfolgenden Wärmebehandlungen die Zusammensetzung in ungünstiger
Weise und führen Ladungsträger in höherer Konzentration ein, was nicht erwünscht ist. Die bekannten
Verfahren ergeben somit kaum gute Übergänge in reproduzierbarer Weise. Infolgedessen besitzen Halbleitervorrichtungen,
fotoelektrische oder lumineszierende Vorrichtungen mit solchen Übergängen einen hohen Gestehungspreis.
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Das erfindungsgemässe Verfahren beseitigt die vorstehend angegebenen Nachteile. Dieses Verfahren ermöglicht nämlich
die Erzielung von auf einem Substrat oder aufeinander angeordneten Schichten durch epitaktisches Wachstum in
einem Bad, die den gewünschten Leitungstyp und die gewünschte Konzentration an Ladungsträgern aufweisen. Das
Verfahren laßt sich leicht· unter den gleichen Bedingungen reproduzieren und man erhält somit nahezu identische
Ergebnisse.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Halbleiterübergängen in festen Lösungen und Legierungen durch Epitaxie in flüssiger Phase, wobei diese Lösungen
und Legierungen einen oder mehrere Stoffe aus einer der
Gruppen II und IV, kombiniert mit einem oder mehreren
Stoffen aus der Gruppe VI enthalten, und es kennzeichnet sich dadurch, daß man mit den Komponenten von zwei Verbindungen,
und zwar Halbleiterverbindungen der Gruppen II und VI oder IV und VI, die untereinander feste
Lösungen oder Legierungen bilden, deren Existenzbereich im festen Zustand die stöchiometrische Zusammensetzung
schneidet, ein flüssiges Epitaxiebad herstellt, dessen
Zusammensetzung so ist, daß beim thermodynamischen Gleich- f
gewicht ( Gleichgewichtstemperatur der Phase flüssig/fest) die Grenze des Existenzbereichs der festen Phase sich
über einer Zusammensetzung mit einer bestimmten Abweichung von der stöchiometrischen Zusammensetzung befindet, wobei
diese Abweichung den Leitungstyp und die Konzentration
an Ladungsträgern der Abscheidung bestimmt, welche sich durch epitaktisches Wachstum auf einem in das Bad
getauchten Substrat bildet, während die Temperatur dieses Bades ausgehend von der Gleichgewichtstemperatur langsam
abgesenkt wird.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden, nicht beschränkenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Pig. 1, 2, 3 und 4 Phasendiagramme von erfindungsgeraäß
verwendeten Halbleiterverbindungen und
Fig. 5, 6 und 7 vereinfachte Darstellungen von Lichtdetektoren und lichtemittierenden
Vorrichtungen mit erfindungsgemäß er-' haltenen Übergängen.
Pig. 1, 2, 3 und 4 sind Phasendiagramme fester Lösungen
oder Legierungen, bestehend aus Te und Pb ( Fig.1) bzw. Te und Sn (Pig.2), Te, Pb und Sn (Pig.3 und 4). Diese
Diagramme sind in bekannter Weise dargestellt, wobei die Abszissen die Anteile der Gemische und die Ordinaten
die Temperaturen angeben, für welche jede Mischung eine Phasenänderung aufweist. In diesen Diagrammen liegt der
Existenzbereich der festen Phase in Abhängigkeit von der Temperatur T und für verschiedene Gehalte der Komponenten
innerhalb der Kurve 2; der Existenzbereich der Phase fest + flüssig liegt zwischen der Kurve 2 und der Kurve
Oberhalb der Kurve 1 ist die Mischung immer flüssig. Der Gehalt an 50 Atom-$ Te, der durch eine gestrichelte
Gerade senkrecht zur Abszisse angezeigt ist, ist die stöchiometrische Zusammensetzung und entspricht eigenleitenden Stoffen I. Die Materialien besitzen einen
Leitungstyp N wenn der Gehalt an Te der festen Phase geringer ist und einen Leitungstyp P wenn der Gehalt
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an Te grosser ist.
Der Existenzbereich der festen Phase von Pb Te (Kurve 2 *
in. Fig.i) zentriert sich um die Zusammensetzung 50/50
Atom-$. Der Existenzbereich der festen Phase von Sn Te erstreckt sich vollständig auf Te-reiche Zusammensetzungen
(siehe Pig.2).
Die festen Lösungen und die Legierungen Pb Te und Sn Te sind in jedem Verhältnis miteinander mischbar und ihre
Mischung gibt ein Material mit der allgemeinen Formel: |
<PVx SV 1-u Teu -
in welcher χ = (Sn)/(Pb)+(Sn) und u = (Te)/(Pb)+(Sn)+ (Te)j
die Größen zwischen den runden Klammern bedeuten die Atomkonzentrationen der durch ihr Symbol bezeichneten
Stoffe.
Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß die Mischung
(Pb4 „J3n„) 1 „ Te,,, sowie zahlreiche Materialien mit einer
I—X X -*U U
analogen Zusammensetzung, feste Lösungen oder Legierungen
in einem Bereich ergibt, dessen Stellung nicht nur in ' Abhängigkeit von dem Parameter u sondern auch in Abhängigkeit
von dem Parameter χ variiert (siehe Pig. 3 und 4)·
Das Diagramm kann somit zur Herstellung eines Bades mit einer Konzentration u^ an Te oder eines anderen gemeinsamen
Stoffes verwendet werden, wobei für diese Konzentration die feste Phase im Laufe der Abkühlung des Bades dann
erscheint, wenn dieses Bad die Temperatur Ti erreicht.
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Häufig, insbesondere für verschiedene Zusammensetzungen (Pb1 „ Sn^)1 „ Te11 besitzt ein solches Bad eine Zusammensetzung,
daß bei der Temperatur Ti des thermodynamisehen
Gleichgewichts eine feste Materialschicht sich durch
epitaktisches Wachstum auf einem in das Bad getauchten Plättchen bilden kann, wobei vorausgesetzt wird, daß
das Material des Bades und das Material des Plättchens ein miteinander verträgliches Kristallgitter besitzen.
Man erhält dann eine Schicht mit der stöchiometrischen Zusammensetzung, d.h. eine Schicht aus eigenleitendem
Material.
Ausserdem hat man festgestellt, daß das epitaktische
Wachstum ebenfalls in zufriedenstellender Weise vor sich geht ι wenn man die Zusammensetzung des Bades so
ändert, daß man Konzentrationen u oder uQ wählt,
für welche die feste Phase bei Temperaturen Tn oder Tp auftritt, die höher oder tiefer liegen als Tij die
bei der Temperatur Tn erhaltene epitaktische Schicht ist N-leitend und die bei der Temperatur Tp erhaltene
ist P-leitend, denn bei den Sättigungstemperaturen Tn und Tp tritt die feste Phase für an Te ärmere bzw.·
reichere Zusammensetzungen auf.
Wie Pig. 4 zeigt, kann man auch nicht-stöchiometrische N-leitende oder P-leitende epitaktische Schichten ohne
Änderung des Te-Gehalts und der Temperatur Ti erhalten, indem man den Parameter χ zu dem Zweck ändert, um den
Existenzbereich der festen Phase zu verschieben. In Pig. 4 bezeichnen die strichpunktierten Linien x1 und
x2 die Grenze der Existenzbereiche der festen Phase,
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die man mit relativen Konzentrationen Xn und χ an Sn
erhalten kann; man sieht, daß die Punkte N und P dieser Bereiche einer gleichen Temperatur Ti entsprechen, sich
jedoch auf verschiedenen Seiten der stöchiometrischen Zusammensetzung befinden.
Im Nachfolgenden hat man die Legierung (Pb, Sn) Te als
Beispiel gewählt, man kann natürlich analoge Peststellungen mit legierungen (Pb, Sn) Se, Zn (Se-Te), der Legierung
(Cd, Hg) Te... und ganz allgemein mit Verbindungen von Stoffen der Gruppen II und VI und mit den Verbindungen
von Stoffen der Gruppen IV und VI machen. Im Falle, daß das Material zwei Stoffe A und B der Gruppe II oder
der Gruppe IV und einen Stoff G der Gruppe VI enthält, lautet die allgemeine Formel:
<A1-x' V 1-u °u
wobei x= (B)/(A)+(B) and u= (C)/(A)+(B)+(C);
die Größen zwischen den runden Klammern bedeuten die Atomkonzentrationen der durch die Symbole A, B, G
bezeichneten Stoffe.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist die direkte Anwendung
der vorstehenden Ausführungen. Dieses Verfahren
besteht darin, daß man ein flüssiges Epitaxiebad herstellt, dessen Zusammensetzung sich leicht aus dem die
Komponenten dieses Bades betreffenden Phasendiagramm ableiten läßt. Es genügt, Bestandteile zu verwenden,
für welche der Existenzbereich der festen Phase die stöchiometrische Zusammensetzung schneidet. Davon ausgehend
wählt man die Zusammensetzung des Bades so, daß beim thermodynamischen Gleichgewicht die Grenze des
Existenzbereichs der festen Phase sich über einer Zusammensetzung befindet, die mehr oder weniger von der.
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stöchiometrischen Zusammensetzung abweicht; die Richtung
und die Größe der Abweichung bestimmen den Leitungstyp und die Konzentration der Ladungsträger der Schicht, die
sich durch epitaktisches Wachstum bildet, wenn das Bad langsam ausgehend von der Gleichgewichtstemperatur
abgekühlt wird. Man kann die Zusammensetzung des Bades während dieses Vorgangs ändern, um übereinander angeordnete
epitaktische Schichten mit verschiedenen Konzentrationen an Ladungsträgern oder entgegengesetzten
Leitungstypen zu erhalten. Das Verfahren ermöglicht somit die Herstellung von Übergängen entweder zwischen
einer epitaktischen Schicht und dem Substrat oder zwischen aneinander angrenzenden epitaktischen Schichten. Die
Erfindung umfaßt auch die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltene Übergänge enthaltenden Halbleitervorrichtungen,
insbesondere Lichtdetektoren und lichtemittierende Vorrichtungen.
Es folgen Ausführungs'beispiele des Verfahrens.
Man will einen Übergang zwischen einem Substrat aus (Pb, Sn) Se mit P-Leitung und einer epitaktischen
Schicht aus dem gleichen, jedoch N-leitenden Material
herstellen.
Das Substrat besteht aus einem entlang einer bevorzugten Kristallebene in einem Einkristall aus (Pb, Sn) Se
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geschnittenen Plättchen mit P-Leitung, wobei der Einkristall
nach dem üblichen Verfahren des Kristallziehens erhalten wurde.
Man bringt das Substrat und ein Bad mit der Zusammensetzung (Pb0>89 SnOf11)Oj95 Se-0f05 (worin x= 0,11 und u= 0,05)
in einen Ofen mit Argonatmosphäre und erhitzt auf etwa 8000G.
Dann läßt man das Bad abkühlen bis man bei etwa 7OQ0G
eine beginnende Erstarrung beobachtet ( Sättigung).
Von diesem Moment an taucht man das Substrat in das Bad
und senkt langsam während 10 Minuten beispielsweise die Temperatur ab, worauf man das Substrat aus dem Bad
entnimmt.
Nach vollständiger Abkühlung stellt man fest, daß das Substrat sich mit einer epitaktischen Schicht mit der
Zusammensetzung PbQ n. SnQ Qg Se (x= 0,06) mit N-Leitung
bedeckt hat. Die Wachstumsgeschwindigkeit der Schicht betrug etwa 2 Mikron pro Minute.
Man will einen Übergang zwischen einer epitaktischen,
N-leitenden Schicht und einer epitaktischen, P-leitenden
Schicht herstellen.
Dabei geht man wie vorstehend beschrieben vor, nimmt
jedoch ein N-leitendes Substrat und entnimmt das Substrat
am Ende des Temperaturzyklus nicht aus dem Bad, sondern gibt vielmehr im Augenblick, wenn die Temperaturerniedrigung
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aufhört, dem Bad die Menge an Legierung Pb, Sn zu, die
erforderlich ist, um diesem Bad die Zusammensetzung χ = 0,11 (unverändert) und u = 0,03 (anstelle von 0,05)
zu geben.
Man stellt das Wiederauftreten einer flüssigen Phase fest, die man abkühlen läßt, bis eine beginnende Erstarrung
sich anzeigt.
Von diesem Moment an senkt man wieder langsam, beispielsweise während 4 Minuten, die Temperatur ab,
worauf man das Substrat aus dem Bad entnimmt.
Das Substrat hat sich mit zwei übereinander befindlichen epitaktischen Schichten mit ähnlicher Zusammensetzung
bedeckt, wobei die untere Schicht N-leitend ist, während
die obere Schicht P-leitend ist.
Beispiel 3 Andere Herstellungsweise des vorstehenden Übergangs.
Eine Abänderung des vorstehend beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß man anstelle einer Legierung Pb, Sn
Zinn und Selen (Se) zusetzt, so daß das Bad die Zusammensetzung χ ss 0,15 (anstelle von χ = 0,11) und u = 0,05
(unverändert) erhält.
Man erhält das gleiche Resultat wie vorstehend, es tritt jedoch nicht wieder die flüssige Phase auf und
die beiden Schichten bilden sich bei der gleichen Temperatur,
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Man will einen Übergang zwischen einem Substrat aus (Pb Sn) Te mit P-Leitung und einer epitaktischen Schicht
aus dem gleichen Material mit N-Leitung herstellen.
Man geht wie in Beispiel 1 vor, indem man ein Bad
mit einer Zusammensetzung (PbQ ~0 SnQ ^0) Q ge Te Q qc
(worin χ = 0,30 und u = 0,05) verwendet.
Die Pig. 5, 6 und 7 zeigen Erzeugnisse, die man nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhalten kann. Mg. 5 ist
ein Lichtdetektor, z.B. eine photovoltaische Zelle, die gemäß Beispiel 1 oder 4 erhalten wurde. Das Substrat S
ist P-leitend und die epitaktische Schicht C ist
N-leitend. Elektroden, zwischen denen man eine in Abhängigkeit von der Belichtung variierbare Spannung abnehmen
kann, bestehen jeweils aus einer metallischen halbdurchscheinenden Schicht, wovon K2 auf der epitaktischen
Schicht abgeschieden ist.
Das zur Erregung des Detektors angewendete Licht fällt - ä
auf die halbdurchscheinende Elektrode.
Fig. 6 ist ein gemäß Beispiel 2 oder 3 hergestellter
Lichtdetektor. Er besteht aus einem N-leitenden Substrat S
und zwei N- bzw. P-leitenden epitaktischen Schichten. und 02. Die Elektroden K1 und Σ2 sind ebenso wie in Fig.5
angeordnet.
Man kann lichtemittierende Vorrichtungen vom Typ der Halbleiter-Laser mittels der in Fig. 5 und 6 dargestellten
Zellen herstellen. Zu diesem Zweck schneidet man, z.B. .
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20620 A 1
durch Spaltung, die Zelle in kleine Würfel mit Seitenlängen
von beispielsweise 0,5 mm. Jeder Würfel wird dann auf
seinen Seitenflächen mit einem halbreflektierenden Überzug versehen. Ein solcher Würfel sendet ein intensives fast
monochromatisches Licht in der Ebene seines Übergangs aus, wenn dieser Übergang in der Durchlassrichtung vorgespannt
ist.
Pig. 7 zeigt einen lichtdetektor mit einer Mosaikstruktur. Diese Zelle kann nach dem erfindungsgemässen Verfahren
hergestellt werden, indem man ein vorher mit einer Siliciumoxidmaske
bedecktes Substrat verwendet; diese Maske wurde nach einer für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen
gängigen Methode erhalten.
Die Wahl des zur Durchführung dieser Vorrichtungen verwendeten Materials sowie die Wahl der Konzentration an
Ladungsträgern und die Dicke der abgeschiedenen Schichten hängt von der für diese Vorrichtungen beabsichtigten Verwendungsart
ab.
Zur Herstellung eines fotovoltaischen Detektors besitzt beispielsweise die die Belichtung erhaltende Schicht
eine schwache Konzentration an Ladungsträgern, d.h. sie weicht nur wenig von der stöchiometrischen Zusammensetzung
ab und ihre Dicke ist an die Absorption des Materials für die Wellenlänge der festzustellenden Strahlung angepaßt;
die Zone vom entgegengesetzten Leitungstyp besitzt eine starke Konzentration an Ladungsträgern, um den Dunkelstrom!
des Detektors auf einem Minimum zu halten.
Das erfindungsgemässe Verfahren läßt die Einführung von
Störstoffen in eine der Schichten zur Modifizierung der
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Konzentration der Ladungsträger dieser Schicht zu.
Die Herstellung eines Homo-Übergangs (Übergang zwischen
Stoffen vom gleichen Leitungstyp, jedoch mit verschiedenem Widerstand) kann zur Lösung von Lichtbegrenzungsproblemen
nützlich sein, insbesondere zur Verbesserung der Wirkung
einer lichtemittierenden Vorrichtung mit einer für Strahlung nicht genügend durchscheinenden Schicht. Man kann einen
Homo-Übergang nach dem erfindungsgemässen Verfahren herstellen,
wenn man die Zusammensetzung χ des Bades während der Abscheidung der festen Lösung modifiziert und dabei
die Zusammensetzung u konstant hält.
Die festen Lösungen und die Legierungen der Halbleiterverbindungen,
die sich für die Durchführung der Erfindung eignen und die Herstellung von Lichtdetektoren oder
lichtemittierenden Vorrichtungen im Infrarotbereich ermöglichen, sind hauptsächlich (Pb, Sn) Se und (Od, Hg)Se.
Hingegen empfiehlt sich Zn (Se, Te) für Lichtdetektoren
oder lichtemittierende Vorrichtungen im sichtbaren Spektrum.
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Claims (9)
- Patentansprüche1J Verfahren zur Herstellung von Halbleiterübergängen durch Epitaxie in flüssiger Phase in festen Lösungen und Legierungen, enthaltend einen oder mehrere Stoffe aus einer der Gruppen II und IV, kombiniert mit einem oder mehreren Stoffen aus der Gruppe VI, dadurch gekennzeichnet, daß man mit den Komponenten von zwei aus den Halbleiterverbindungen der Gruppen II und VI oder IV und VI gewählten Verbindungen, die untereinander feste Lösungen oder Legierungen bilden, deren Existenzbereich im festen Zustand die stöchiometrische Zusammensetzung schneidet, ein flüssiges Epitaxiebad herstellt, dessen Zusammensetzung so ist, daß beim thermodynamischen Gleichgewicht (Gleichgewichtstemperatur der flüssigen und festen Phase) die Grenze des Existenzbereichs der festen Phase sich über einer Zusammensetzung befindet, die gegenüber der stöchiometrisehen Zusammensetzung abweicht, wobei der Grad der Abweichung den Leitungstyp und die Konzentration an Ladungsträgern der Abscheidung bestimmt, die sich durch epitaktisches Wachstum auf einem in das Bad getauchten Substrat während der langsamen Absenkung der Temperatur dieses Bades, ausghend von der Gleichgewichtstemperatur, bildet.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substrat mit einem dem Leiiningstyp der Abscheidung entgegengesetzten Leitungstyp gewählt wird.109826/1803
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Bad, ausgehend von der Gleichgewichtstemperatur langsam so lange abkühlt, als zur Bildung einer ersten epitaktischen Abscheidung mit einem bestimmten Leitungstyp erforderlich ist, worauf man die Zusammensetzung des Bades derart ändert, daß die lage des Existenzbereichs der festen Phase nicht verändert aber sich, ausgehend von einer tieferen Temperatur, eine zweite epitaktische Abscheidung έauf der ersten mit einem entgegengesetzten Leitungstyp bildet.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß man das Bad langsam, ausgehend von der GleichgeWichtstemperatur, so lange abkühlt, als zur Bildung einer ersten epitaktischen Abscheidung mit einem bestimmten leltungstyp erforderlich ist, worauf man die Zusammensetzung des Bades so ändert, daß die Lage des Existenzbereiohs der festen Phase so verändert wird, daß sich', ausgehend von der gleichen Gleichgewichtstemperatur eine zweite epitaktische Abscheidungauf der ersten mit entgegengesetztem Leitungstyp "bildet.»Λ•A.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als feste Lösungen und Legierungen (Pb, Sn) Te, (Pb, Sn) Se, (Od, Hg) Te und Zn (Se,Te) wählt.
- 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,109826/1803daß die Zusammensetzung des Bades (Pb0 89^n0 11^0 Se 0,05 lst·
- 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die Zusammensetzung des Bades PbQ ^0Sn0 *7}0 nc TeO,O5 ist'
- 8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer allgemeinen Zusammensetzung des Bades (Α.,_χΒχ) 1-u0u mit χ = (B)/(A)+(B) undu = (C)/(A)+(B)+(C), wobei die Grossen zwischen den runden Klammern die Atomkonzentrationen der durch die Symbole A, B, C bezeichneten Stoffe bedeuten, die Zusammensetzung des Bades durch Modifizierung von u ändert.
- 9. Verfahren nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer allgemeinen Zusammensetzung des Bades (A1 _ Bv) Λ ,,C1,, entsprechend der Definition von Anspruch 8, die Zusammensetzung des Bades durch Modifizierung von χ ändert.109826/1803Leerseite
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US4357620A (en) * | 1980-11-18 | 1982-11-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Liquid-phase epitaxial growth of cdTe on HgCdTe |
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