DE2211145B2

DE2211145B2 - Halbleiterbauelement und Verwendung

Info

Publication number: DE2211145B2
Application number: DE2211145A
Authority: DE
Inventors: Seymour Fairfield Conn. Merrin, (V.St.A.)
Original assignee: Innotech Corp Norwalk Conn (vsta)
Current assignee: Innotech Corp Norwalk Conn (vsta)
Priority date: 1971-03-09
Filing date: 1972-03-08
Publication date: 1979-02-22
Also published as: IL38901A0; IL38901A; NL7202932A; CA959177A; FR2128728B1; FR2128728A1; DE2211145A1; IT952931B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement mit einem halbleitenden Substrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, auf dem eine kontinuierliche Schicht aus glasartigem amorphen Material des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps angeordnet ist, die mit dem Substrat eine pn-Übergangsfläche bildet und so dünn ist, daß die pn-Übergangs-Charakteristik über die Widerstands-Charakteristik des glasartigen amorphen Materials dominiert, bei dem ggf. elektrische Anschlüsse für das Substrat und die Schicht aus glasartigem amorphen Material vorgesehen sind.

Es ist schon seit langem versucht worden, anstelle der bisher üblichen kristallinen Halbleitermaterialien glasartiges amorphes Material in Halbleiterbauelementen zu verwenden, doch brachte diese Entwicklung trotz beachtlicher Forschungsanstrengungen nur begrenzten Erfolg. Viele dieser Materialien sind Isoliermaterialien. So hielt man solche typischen oxydischen Glasarten in Halbleiterbauelementen nicht für zweckmäßig, da sie normalerweise hohe spezifische Widerstände und große Bandlücken haben. In diesem Zusammenhang ist aus der Zeitschrift »Umschau« 67. Jahrgang, 1967, Heft 8, Seite 263 bekannt geworden, daß es möglich ist, halbleitende Gläser herzustellen, die p- und η-leitend sein können, also nicht als elektrische Isolatoren wirken und daher in Halbleiterbauelementen eingesetzt werden können.

Im übrigen wurden in der Hauptsache drei Gruppen Glas gefunden, die aufgrund ihrer Zusammensetzung ausreichende Leitfähigkeit besitzen, um als »halbleitend« klassifiziert werden zu können: Chalcogenid-Halogenid-Gläser, Phosphat-Borat-Vanadat-Gläser und elektrooptische Gläser. Von diesen Gläsern besonderer Zusammensetzung wurden nur die Chalcogenid-Haloeenid-Gläser in brauchbaren Halbleiterbauelementen

b" verwendet und diese Bauelemente waren keine Sperrschicht-Bauelemente.

In der belgischen Patentschrift 6 92 043 ist ein Halbleiterbauelement beschrieben, das ein amorphes glasartiges Halbleitermateria! als fotoempfindliche Schicht und zur elektrostatischen Bildwiedergabe benutzt Dort ist jedoch die glasartige Schicht auf einem leitfähigen oder isolierenden Substrat angebracht und nicht auf einem halbleitenden Substrat, das einen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp gegenüber dem des Glases hat. Dementsprechend enthält dieses Bauelement keine pn-Übergangsfläche.

Aus der Revue Roumaine de Physique, Bd. 15, Bukarest 1970, Nr 2, S. 129 bis 131 ist ein Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei dem auf einem p-leitenden Silizium- oder Germaniumsubstrat eine Glasschicht angeordnet ist, die sich wie ein η-leitender Halbleiter verhält. Das bei dem bekannten Halbleiterbauelement benutzte Glas ist Tl₂SeAs₂Te₃.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Schicht aus glasartigem amorphen Material als Passivierungsschicht dienen kann und daß sich das Bauelement bei einer Fülle von Betriebsbedingungen stabil verhält.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das glasartige amorphe Material ionenundurchlässig ist und einen spezifischen Widerstand von ca. 10¹² Ohm-cm oder mehr hat

Durch die Verwendung von isolierendem glasartigem amorphen Material in entsprechend dünner Schicht ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber den speziell zusammengesetzten Sondergläsern mit halbleitenden

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Materialeigenschaften erreicht worden. Nach der Erfindung können normale pn-Obergangsflächen geschaffen werden.

Durch die Ionenundurchlässigkeit des Materials bleibt das Halbleiterbauelement bei einer Fülle von Betriebsbedingungen stabil.

Vorzugsweise wird als glasartiges amorphes Material Glas verwendet Mit Glas ist, verglichen mit herkömmlichen kristallinen Halbleitern, leichter zu arbeiten und es ist nicht so teuer.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff »glasartiges amorphes Material« solche Materialien, die normalerweise nur eine kurze Ordnung aufweisen. Der Begriff soll nicht nur Gläser einschließen, sondern auch solche »amorphen« Materialien, die eine erkennbare Kurz-Bereich-Ordnung haben. Der Begriff soll jedoch sowohl kristalline Substanzen (wie Silizium und Siliziumoxid) als auch echte amorphe Materialien ohne erkennbare Ordnung ausschließen. Gläser, die eine spezifische Gruppe glasartiger amorpher Materialien einschließen, sind normalerweise unterkühlte Flüssigkeiten mit einer Viskosität von über ca. 10⁸ Poise bei Umgebungstemperatur. Sie sind im allgemeinen gekennzeichnet durch 1) das Bestehen einer einzigen Phase; 2) ein eher schrittweises Erweichen und darauf folgendes Schmelzen bei ansteigender Temperatur als eine scharfe Schmelzcharakteristik; 3) muscheligen Bruch und 4) das Fehlen von Kristallspitzen bei der Röntgenstrahlbeugung.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Diode mit einem pn-übergang glasartige Schicht/kristalliner Halbleiter,

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Strom-Spannungs-Charakteristik einer typischen Diode der in F i g. 1 gezeigten Form,

Fig.3 einon schematischen Querschnitt durch eine Diode mit einem pn-übergang glasartige Schicht/amorpher Halbleiter,

Fig.4 einen schematischen Querschnitt durch eine Diode glasartiger Halbleiter/kristalliner Halbleiter, die besonders angepaßt ist für die Verwendung als fotoempfindiiches Element,

F i g. 5 eine graphische Darstellung der Strom-Spannungs-Charakteristik einer typischen Diode der in F i g. 5 gezeigten Form und

Fig.6 ein Halbleiterbauelement für elektrostatische Bildwiedergabe.

F i g. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Halbleiter-Diode unter Verwendung eines glasartigen amorphen Materials. Die Diode umfaßt ein kristallines Halbleitersubstrat 10, das n- oder p-leitend dotiert wurde. Eine dünne kontinuierliche Schicht 11 eines glasartigen amorphen Materials von dem anderen Leitfähigkeitstyp wird auf dem Halbleitersubstrat angeordnet, um mit ihm einen pn-übergang zu bilden. Ein Paar Elektroden 12 und 13 werden in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat und der glasartigen Schicht jeweils angeordnet, um einen elektrischen Weg zum Dioden-Verwertungsmittel 14 zu schaffen. Das Verwertungsmittel kann aus einer integrierten oder einzelnen Parameter-Schaltung bestehen, die sich normalerweise einer Diode im elektrischen Weg zwischen Elektroden 12 und 13 bedient.

Es werden glasartige amorphe Isoliermaterialien, d. h.

glasartige Materialien mit einem spezifischen Widerstand von ca. 10'² Ohm-cm oder mehr verwendet, da sie mit SiO₂ mindestens vergleichbare Isoliereigenschaften haben, dessen spezifischer Widerstand ca. Ί0¹⁶ Ohm-cm beträgt. Solche Materialien können typischerweise anstelle von SiO₂ als passivierende Schichten in Verbindung mit herkömmlichen kristallinen Halbleiter-Bauelementen oder integrierten Schaltungen verwendet werden.

ίο Die glasartige Schicht ist genügend dünn, um eine brauchbare Leitfähigkeit zu besitzen. Die Höchstdicke hängt zwar zu einem gewissen Grad von der Art des glasartigen Materials und dem besonderen Verwendungszweck ab, die Schicht muß jedoch ausreichend dünn sein, so daß die pn-Übergangs-Charakteristik über die Widerstands-Charakteristik des glasartigen Materials dominiert Bei dem verwendeten Isolierglas sollte die Glasschicht normalerweise weniger als IV2 Mikron dick sein und vorzugsweise weniger als ein Mikron.

Die glasartige Schicht ist aus inern amorphen glasartigen Material hergestellt, das ioherundurchlässig für Ionen von typischen Umgebungsmaterialien, wie Natrium ist, so daß das Bauelement bei einer Fülle von Betriebsbedingungen stabil bleibt Eine Glasschicht

>5 kann für diesen Zweck als ionenundurchlässig definiert werden, wenn eine Kapazität, die die Schicht als Dielektrikum verwendet keine bemerkenswerte Verschiebung in der Kapazitanz-Spannungs-Charakteristik bei Raumtemperatur zeigt nachdem sh in Gegenwart

3d solcher Materialien auf die vorgegebene Betriebstemperatur erwärmt und während einer Zeit von ca. 100 Stunden auf die vorgegebene Betriebsspannung vorgespannt wurde.
Im allgemeinen sind glasartige Materialien, die

jj vorwiegend aus Bestandteilen hergestellt wurden, die ionenundurchlässig kristalline Phasen bilden, ebenfalls ionenundurchlässig. Im Fall von Glas ist es beispielsweise bekannt, daß bestimmte Zusammensetzungen, wie
PbSiO₃, Pb₆Al₂SiO₂I,

»<> ZnB₂O₄ und Zn₂SiO₄,

wen".i sie von einer Schmelze bei Gleichgewichtsbedingungen abgekühlt sind, kristalline Phasen, die ionisch undurchlässig sind, bilden. Glasarten, die vorwiegend aus mindestens einer dieser Zusammensetzungen

.»■-, hergestellt sind, sind für typische Anwendungsbereiche ionisch undurchlässig. Im allgemeinen sind Gläser mit mehr als 50 Molprozent solcher Phasen relativ gute Sperren gegen ionische Verunreinigungen, und Gläser mit 70 Molprozent oder mehr sind ausgezeichnete

-,(i Sperren.

Besonders bevorzugt sind ionisch undurchlässige Isoliergläser, die thermisch verträglich mit typischen krista"inen Halbleiterbauelementen sind, d. h. Isoliergläser mit einem Temperatur-Expansionskoeffizienten,

-,-> der mit dem typischrr Halbleitersubstrate ve/f räglich ist und mit Erweichungstemperaturen unterhalb der Beschädigungstemperatur typischer Diffusionsschicht-Halbleiter-Bauelementen. Solche Gläser findet man beispielsweise bei cen Blei-Bor-Aluminiumsilicaten, den

Mi Zink-Bor-Silicaten und den Zink-Bor-Aluminiumsilicaten.

Spezifische Beispiele bevorzugter Glaszusammensetzungen sind in den Tabellen 1 bis 4 gegeben. Für Sedimentations-Ablagerungen sind die Oxidbestandtei-

,,.-, Ie der bevorzugten Glaszusammensetzung in Tabelle I gezeigt. Unter jedem aufgeführten bevorzugten Prozentsatz ist (in Klammern) ein Bereich brauchbarer Prozentsätze angegeben.

Tabelle 1

SiO-

ZnO

'HO

ΛΙ-Ο-,

6,6
(3-12)

55,3
(45-65)

2,7
(0-6)

34,5
(25-40)

1,0
(0-3)

Molpro/enl
Molprozent
Molprozent
Molprozent
Molprozent

Hier kann Calciumoxid. Bariumoxid oder Strontiumoxid oder eine Mischung hiervon an die Stelle von ZnO in einer Menge bis zu 10 Molprozent treten.

Eine andere zufriedenstellende Zusammensetzung für

pin f~»lac fi'ir 'siiHimfintal ir*nc- Δ hlnopriiniT ict in "TaKpIIo 9

gegeben:

Fachwelt allgemein bekannten Techniken, herstellen. (Zur Herstellung der Gläser für Sedimentation vergleiche beispielsweise die im US-Patent 32 12 921 von W. A. P I i s k i η , ausgegeben am 19. Oktober 1965, beschriebene Technik.)

Wenn man die Glasschicht 11 in einer Dicke von weniger als einem Mikron herstellen möchte (dies könnte beispielsweise dort erforderlich sein, wo das Glas auch als dielektrische Schicht an Oberflächeneffekt-Bauelementen verwendet wird), so kann man sich der Zentrifugaltechnik bedienen, um die dünne Glasschicht herzustellen.

Es wurde gefunden, daß eine Anzahl glasartiger Materialien, die vorwiegend aus polymerischen, kettenbildenden Gliedern mit halbleitenden Elementen als .Schlüsselkationen, wie Silicate und Borate, gebildet sind, zu n- oder p-leitenden Halbleitern gemacht werden

Verunreinigung dotiert. Im einzelnen können diese Gläser zu n- oder p-leitenden Gläsern gemacht werden, indem man der Schmelzformel Verunreinigungen aus Elementen oder Elemente von Verbindungen, die Donator- oder Akzeptor-Dotiermittel für das Schlüsselkation der polymerischen Struktur sind, zugibt. Beispielsweise ist Silizium das Schlüsselkation in einem Silicatglas, und B2Oj wird der Glasschmelze zugegeben. um sie η !?itend zu machen. Bor ist das Schlüsselkation in einem Boratglas, und BeO produziert p-Typ-Leitfähigkeit. während S1O2 η-Typ-Leitfähigkeit produziert.

Die Verunreinigungen werder vorzugsweise so ausgewählt, daß sie ungefähr die gleiche Größe wie die SchlüEselkationen haben, so daß sie einen merklichen Anteil der Schlüsselkationen in der Glasstruktur ersetzen können. In solchen Fällen können die Verunreinigungsionen bis zu 20 Molprozent oder mehr der Schlüsselkationen ersetzen, ohne die Struktur des Glases bedeutend zu ändern. Ein bevorzugtes p-leitendes Glas zur Verwendung mit η-leitendem Silizium ist ein Blei-Silicatglas mit Oxidbestandteilen aus PbO und SiO₂ im Molverhältnis von 1 : 1 und B2O3 in einer Menge bis zu 20 Molprozent. Ein bevorzugtes η-leitendes Glas zur Verwendung mit p-leitendem Silizium ist 1 :1-PbO-SiO2-Glas, das mit V₂Os oder P2O5 in einem Verhältnis von bis zu 20 Molprozent geschmolzen wurde.

Das Halbleiterbauelement nach F i g. 1 läßt sich leicht herstellen, indem man eine dünne Glasschicht auf das kristalline Substrat ablagert unter Anwendung des allgemein bekannten Sedimentationsverfahrens. Die Elektroden können dann durch Vakuumaufdampfung oder Zerstäubung abgelagert werden.

Bei einem spezifischen Beispiel einer solchen Vorrichtung wurde eine ein Mikron dicke Schicht des oben erwähnten 1 :1-p-leitenden Glases durch Sedimentation auf einem η-leitenden Siliziumblättchen abgelagert Eine dünne Kupferschicht mit einer Dicke von ein paar tausend Angstrom wurde dann durch Vakuumaufdampfung auf dem Glas abgelagert und ein herkömmlicher ohmscher Kontakt mit dem Silizium hergestellt Die erhaltene Struktur wirkte als Diode mit der in F i g. 2 gezeigten Strom-Spannungs-Charakteristik. Diese Struktur ist photoempfindlich und kann daher als Photodiode verwendet werden.

Es wird zwar nicht behauptet, daß das der Wirkungsweise dieser Glas-Halbleiter-Bauelemente zugrundeliegende Phänomen vollständig theoretisch geklärt ist und es soll hier auch keine bestimmte Theorie vertreten werden, es ist jedoch anzunehmen, daß glasartige amorphe Materialien und insbesondere

Tabelle 2	SiO	60 (55-65)	Molprozent
PhO	35 (30-40)	Molprozent
Al O	5 (0-7)	Molprozent

Hier kann BjOj. V2O5 oder P2O5 oder eine Mischung hiervon an die Stelle von SiO₂ und ZnO an die Stelle von PbO treten, wobei jede Substitution auf 20 Molprozem beschränkt ist.

Für Hochfrequenz-Zerstäubungs-Ablagerung sind die Bestandteile für eine bevorzugte Glaszusammensetzung in Taoelle 3 aufgeführt.

f .1 'n ·_ i I ·- 3

SiO	46,15 (35-55)	Molprozent
PhO	46,15 (35-60)	Molprozent
Λ: Ο	7,70 (0-20)	Molprozent

Hier kann B_:.O.. V₂O-, oder P₂O₅ oder eine Mischung hiervon an die Stelle von SiO₂ und ZnO an die Stelle von PbO treten, wobei jede Substitution auf 20 Molprozent beschränkt ist.

Eine andere zufriedenstellende Zusammensetzung für ein Glas für Sedimentations- oder Hochfrequenz-Zerstäubungs-Ablagerung ist in Tabelle 4 gegeben.

Tabelle 4	SiO₂	10 (5-15)	Molprozent
ZnO	55,5 (50-65)	Molprozent
B₂O₃	34,5 (25-35)	Molprozent

Hier kann Calciumoxid, Bariumoxid, Strontiumoxid oder eine Mischung hiervon an die Steile von ZnO in Mengen bis zu 10 Molprozent und PbO an die Stelle von ZnO in Mengen bis zu 20 Molprozent treten.

Die Gläser lassen sich nach herkömmlichen, in der

Gläser, die aus einem polymeren .Strukturglied zusammengesetzt sind, das eine kurze Ordnung hat, aber unzusammenhängend und verzerrt ist. Wenn die Schicht aus glasartigem Material ausreichend dünn ist, beginnen die elektrischen Leitfähigkeits-Erscheinungen, die mit der kurzen Ordnung im Material verbunden sind, über diejeni;.:n, die mit der langen Unordnung verbunden sind, die Oberhand zu gewinnen, und so können die elektrischen Leiteigenschaften des Materials nutzbar gemacht werden.

Kig. 3 ist ein schematischer Querschnitt einer amorphen Halbleiter-Diode mit glasartiger Schicht. Die Diode entspricht im wesentlichen der nach Fig. 1, außer daß das kristalline Halbleiter-Substrat 10 durch einen glasartigen amorphen Halbleiter, beispeilsweise eine dünne Glasschicht, ersetzt ist. Die Diode wird beispielsweise geformt, indem man eine erste dünne kontinuierliche Gissschicht mit ^pin^prn hi

Leitfähigkeitstyp auf ein leitendes Substrat 15 ablagert und dann auf die erste Glasschicht eine zweite kontinuierliche Schicht aus Glas mit dem anderen Leitfähigkeitstyp ablagert. Im wesentlichen kann das leitende Substrat stark dotiertes η-leitendes Silizium sein, die erste Glasschicht das oben erwähnte 1 :1 -n-leitende Glas und die zweite Schicht das oben erwähnte 1 : 1-p-leitendeGlas.

Bei einem anderen Halbleiterbauelement aus mindestens drei aufeinanderfolgenden Schichten, die wenigstens zwei pn-Übergänge bilden, kann das Siliziu !substrat auf einen Leitfähigkeitstyp dotiert sein, die erste glasartige Schicht auf den anderen Typ; und die zweite glasartige Schicht auf den gleichen Typ wie das Silizium. So kann beispielsweise ein Halbleiterbauelement mit zwei pn-Übergängen gebildet werden, indem man das Silizium in dem Bauelement nach Fig. 3 auf p-leitend dotiert. Das erhaltene Bauelement verhält sich wie ein PNP-Bauelement und zeigt eine Dioden-Leitcharakteristik für Spannung jeder Polung. Natürlich läßt sich ein ähnliches Bauelement herstellen, indem man nur eine einzige Glasschicht verwendet, und die Schicht auf einer der Schichten eines pn-Übergangs anordnet, die auf der Oberfläche eines kristallinen Halbleitersubstrats gebildet wurde.

F i g. 4 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Diode, die sich als Photodiode verwenden läßt. Die Diode umfaßt ein Halbleitersubstrat 50 von einem Leitfähigkeitstyp (z. B. η-leitend ist), eine auf dem Substrat 50 angeordnete glasartige Schicht 51, die den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist (z. B. p-leitend ist), und ein Paar Elektroden 52 und 53, die jeweils in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat und der glasartigen Schicht angeordnet sind. Das Halbleitersubstrat 50 kann ein herkömmlicher kristalliner Halbleiter wie monokristallines Silizium, ein polykristalliner Halbleiter oder eine andere dotierte glasartige Schicht sein. Eine der Elektroden, zweckmäßigerweise Elektrode 53, ist aus transparentem leitendem Material wie Zinnoxid, so daß der Glas-Silizium-pn-Obergang Licht ausgesetzt sein kann. Das glasartige amorphe Material ist eines der oben beschriebenen ionenundurchlässigen Isoliergläser.

Ein Beispiel einer solchen Diode wird nun im einzelnen beschrieben. Eine ein Mikron dicke Schicht des oben erwähnten 1 :1-p-Typ-Glases wurde auf ein n-ieitendes Siiiziumplättchen nach dem allgemein bekannten Sedimentationsverfahren angelagert Eine dünne Kupferschicht mit einer Dicke in der Größenordnung von ein paar hundert Nanometer wurde durch

Vakuumaufdampfung auf dem Glas angelagert und ein herkömmlicher ohmscher Kontakt mit dem Silizium hergestellt.

In einem zweiten Beispiel kann das Substrat aus einer dünnen Schicht aus einem η-leitenden Glas, wie 1 : 1 -PbO-SiO2-Glas, das mit weniger als 15 Molprozent V2O5 oder weniger als 15 Molprozent P2O5 geschmolzen wurde. Das p-leitende glasartige Material kann das obenerwähnte I : I-p-leitende Glas sein.

Es wurde gefunden, daß diese Halbleiter-Bauelemente eine Lawinendurchbruchs-Charakteristik in Sperrichtung aufweisen, die abhängig ist von der Gegenwart oder vom Fehlen auffallenden Lichts. Diese Eigenart läßt sich aus Fig. 5 ersehen, die die Durchbruchs-Charakteristik sowohl im Licht als auch bei Dunkelheit zeigt. Im einzelnen zeigt Kurve Ddie Durchbruchs-Charakteristik im Dunkeln und Kurve L diejenige in Gegenwart von Licht. Es sei bemerkt, daß dieses Halbleiterbauelement im Gegensatz zu herkömmlichen kristallinen Halbleiter-Bauelementen in Gegenwart von Licht bis zur Durchbruchsspannung niedere Reststromwerte beibehält. Es sei ebenfalls bemerkt, daß durch Vorspannen der Elektroden durch Vorspannmittel 55, so daß die Spannung über der Diode bei einem Punkt P zwischen der Durchbruchsspannung Vj. im Licht und der Durchbruchsspannung V_Dim Dunkeln liegt, eine extrem empfindliche Photodiode hergestellt wird. Ein zweiter einzigartiger Vorteil des Bauelements besteht darin, daß sichtbares Licht leicht durch die glasartige Schicht zum pn-übergang durchdringen kann.

F i g. 6 zeigt ein Halbleiterbauelement, das als elektrostatisches Bildwiedergabe-Element etwa in der Art einer photoleitenden Platte geeignet ist. Dieses Element ähnelt dem Bauelement nach Fig.3, hat aber nur eine Elektrode 70. Das Bauelement umfaßt im wesentlichen eine Schicht 71 aus dem glasartigen amorphen Material mit einem bestimmten Leitfähigkeitstyp, wie das oben beschriebene 1 :1-p-leitende Glas, die auf einem halbleitenden Substrat 72 mit der anderen Art Leitfähigkeit, z. B. η-leitendes polykristallines Silizium, angeordnet ist Eine Schicht homogenen Glases einheitlicher Dicke läßt sich mit Hilfe der obenerwähnten Sedimentationstechnik leicht formen, so daß die Platte einheitliche elektrische Eigenschaften hat.

Ein einzigartiger Vorteil dieses Bauelements besteht darin, daß es anders als herkömmliche Bauelemente, die aufgrund der Korngrenzen flächenmilßig beschränkt sind, ausreichend große Flächen bedecken kann, um für die Wiedergabe von Dokumenten geeignet zu sein.

Dieses Bauelement kann bei der elektrostatischen Wiedergabe durch Anbringen einer Ladung an die glasartige amorphe Schicht (z. B. durch Koronaladung, beschrieben im US-Patent 2741 959) mit ausreichendem Potential verwendet werden, so daß die Spannung über der glasartigen Schicht zwischen der Durchbruchsspannung im Licht und im Dunkeln liegt Eine Glasschicht von ein Mikron Dicke kann bei der bei der Xerographie üblichen Spannung zwischen 200 und 400 Volt — je nach Glasart — verwendet werden.

Das Bauelement kann dann dem projizierten Bild eines zu kopierenden Originals ausgesetzt werden. Die angelagerte Ladung fließt in den hellen Flächen des projizierten Bilds durch die Sperrschicht und bleibt in den dunklen Flächen auf der Oberfläche. Das erhaltene Bild kann mit Hilfe von Entwicklungstechniken, wie Kaskadenentwicklung, die in der Xerographie-Technik allgemein bekannt sind, entwickelt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Halbleiterbauelement mit einem halbleitenden Substrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, auf dem eine kontinuierliche Schicht aus glasartigem amorphen Material des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps angeordnet ist, die mit dem Substrat eine pn-Übergangsfläche bildet und so dünn ist, daß die pn-Übergangs-Charakteristik über die Widerstands-Charakteristik des glasartigen amorphen Materials ι ο dominiert, bei dem ggf. elektrische Anschlüsse für das Substrat und die Schicht aus glasartigem amorphen Material vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das glasartige amorphe Material ionenundurchlässig ist und einen spezifisehen Widerstand von ca. 10^I2Ohm-cm oder mehr hat

2. Halbleiterbauelement nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das glasartige amorphe Material Glas ist μ

3. Halbleiterbauelement nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das halbleitende Substrat (10, 50, 72) eine Schicht aus glasartigem amorphen Material ist

4. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüehe 1 bis 3, dadurch gekenr.zeichnet, daß der elektrische Anschluß (53) für die Schicht (51) aus glasartigem amorphen Material eine Schicht aus optisch transparentem leitendem Material enthält (F i g. 4).

5. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das halbleitende Substrat (10,50,72) p-Leitfähigkeitstyp aufweist und daß das glasartige amorphe Material vorwiegend aus polymeren kettenbildenden Gliedern besteht, die halbleitende Elemente als Schlüsselkationen haben, die in einer Menge bis zu 20 Molprozent durch Ionen von Elementen ersetzt sind, die Donatoren für die Schlüsselkationen sind.

6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das halbleitende Substrat n-Leitfähigkeitstyp aufweist und daß das glasartige amorphe Material vorwiegend aus polymeren kettenbildenden Gliedern besteht, die halbleitende Elemente als Schlüsselkationen haben, die in einer Menge bis zu 20 Molprozent durch Ionen von Elementen ersetzt sind, die Akzeptoren für die Schlüsselkationen sind.

7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens drei aufeinanderfolgende Schichten verschiedener elektrischer Leitfähigkeitstypen, die wenigstens zwei pn-Übergangsflächen zwischen sich bilden, aufweist

8. Verwendung eines Halbleiterbauelements nach Anspruch 4 als fotoempfindliche Diode.

9. Verwendung eines Halbleiterbauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als elektrostatisches Bildwiedergabeclement.