DE2422251A1 - METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING DOPED CADMIUM TELLURIDE CRYSTALS - Google Patents

METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING DOPED CADMIUM TELLURIDE CRYSTALS

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Description

PAT E N TAN WA LTPAT E N TAN WA LT

DR. HANS ULRiOH MAYDR. HANS ULRiOH MAY

D S MÖNCHEN 2, OTTOSTRASSE 1a TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHEND S MÖNCHEN 2, OTTOSTRASSE 1a TELEGRAM: MAYPATENT MUNICH

TELEFON (OStO 593682 2422251TELEPHONE (OStO 593682 2422251

CP 482/1274 München, den 8. Mai 1974CP 482/1274 Munich, May 8, 1974

"B 4^01.3 PB . Dr.M./cs "B 4 ^ 01.3 PB. Dr.M./cs

Commissariat ä 1*Energie Atomique in Paris / PrankreichCommissariat ä 1 * Energie Atomique in Paris / France

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von dotierten Cad«Method and device for the production of doped cad "

Hiiumtellurideinkris tallenHiium telluride crystals

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von dotiertem Cadmiumtellurid.The invention relates to a method and a device for manufacturing of doped cadmium telluride.

Bekanntlich müssen bei Verwendung von Einkristallen von Halbleitern, wie Germanium oder Silicium als Detektoren, diese Halbleiter, die im reinen Zustand Intrinsik-Leitfähigkeit zeigen, entweder im reinen Zustand oder dotiert benutzt werden.It is known that when using single crystals of semiconductors, like germanium or silicon as detectors, these semiconductors, which show intrinsic conductivity in the pure state, either in the pure state State or doped.

Bei Anwendungen, wo man mit einem Halbleiter mit hohem spezifischem Widerstand arbeiten muß, wie beispielsweise in Festkörper-Ionisationskammern, ist es vorteilhaft, Halbleiter mit hohem Atomgewicht zu benutzen· Beispielsweise sind zum Nachweis von Gammastrahlen Detektoren mit hohem Atomgewicht empfindlicher, da der wirksame Absorptionsquerschnitt für Gammastrahlen proportional dem Atomgewicht der den Detektor bildenden Verbindung ist. Zur Herstellung von Halbleitern mit hohem Atomgewicht muß man also zwei Elemente mit hohem Atomgewicht kombinieren, deren Valenzelektronen in ihrer cheadschen Verbindung zur Bildung eines Halbleiterkristalls führen. Es gibtIn applications where one is dealing with a semiconductor with a high specificity Resistance must work, such as in solid-state ionization chambers, it is advantageous to use semiconductors with a high atomic weight · For example, detectors are used to detect gamma rays with a high atomic weight more sensitive, since the effective absorption cross-section for gamma rays is proportional to the atomic weight of the the connection forming the detector. In order to produce semiconductors with a high atomic weight, two elements with a high Combine atomic weight, their valence electrons in their cheadian Lead connection to the formation of a semiconductor crystal. There is

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mehrere Möglichkeiten solcher Kombinationen, wie Galliumarsenid oder Cadraiumtellurid. cadmiumtellurid ist der bessere Detektor, da sein- Atomgewicht höher ist. Tellur kristallisiert vie Cadmium im kubischen System. Die Zahl der Elektronen in der äußeren Schale 0 beträgt zwei für Cadmium und sechs für Tellur, also insgesamt acht für Cadmiumtellurid, vas der stabilen äußeren Elektronenschale von Xenon entspricht. Seines und vollkommenes Cadmiumtellurid, also ohne Verunreinigungen und ohne Dotierungsmittel mit einer genau gleichen Zahl von Cadraiumatomen und Telluratomen t ist von sich aus ein Halbleiter mit hohem spezifischem Widerstand, gelegentlich als wseinüsolator* bezeichnet. Wenn das Tellur im Überschuß zum Cadmium vorhanden ist, liegt ein Überschuß von Löchern und somit ein mit einem seiner Bestandteile "dotierter11 Halbleiter vor, in diesem Fall ein Halbleiter vom Typ P. Ebenso liegt, wenn das Cadmium in geringem Überschuß vorhanden ist, ein Halbleiter vom Typ N vor.several possibilities of such combinations, such as gallium arsenide or cadraium telluride. Cadmium telluride is the better detector because its atomic weight is higher. Tellurium crystallizes vie cadmium cubic system. The number of electrons in the outer shell 0 is two for cadmium and six for tellurium, so a total of eight for cadmium telluride, which corresponds to the stable outer electron shell of xenon. Of its perfect and cadmium telluride, without contamination and without dopant with an exactly equal number of Cadraiumatomen and tellurium t is denoted by itself a semiconductor with high resistivity, sometimes referred to as w * seinüsolator. When the tellurium in excess of the cadmium is present, is an excess of holes and thus with one of its components "doped 11 semiconductor before, in this case, a semiconductor of the type P is Likewise, if the cadmium is present in a slight excess, a N-type semiconductors.

Außerdem kann man einen Cadmiumtelluridkristall mit einem nendonator oder -akzeptor dotieren, um einen Halbleiter vom Typ P oder N zu erhalten.oder auch das Dotierungsmittel so dosieren, daß seine Konzentration den Überschuß des einen der Bestandteile ausgleicht. Im Fall eines Halbleiters Cadmiumtellurid, der anfangs infolge CadmiumUberschuß vom Typ K ist, kann man beispielsweise Indium mit der Wertigkeit 1 zusetzen und so die beweglichen Elektronen abfangen und einen Halbleiter mit hohem spezifischem WiderstandYou can also use a cadmium telluride crystal with a doping a donor or acceptor to form a P-type semiconductor or N to obtain. or also to dose the doping agent in such a way that its concentration compensates for the excess of one of the ingredients. In the case of a semiconductor, cadmium telluride, initially as a result of If an excess of cadmium is of type K, indium can be used, for example add with the valence 1 and so intercept the moving electrons and a semiconductor with high specific resistance

Fes tkörper«Solid «

herstellen. In den . '•Ionisationskammern, wo ein Halbleitereinkristall in einem Sandwich zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, verwendet man einen Halbleiter mit hohem spezifischem Gewicht und hohem spezifischen Widerstand ohne Kristallfehler, so daß der Leck«··produce. In the . '• ionization chambers, where a semiconductor single crystal is arranged in a sandwich between two electrodes, using a semiconductor having a high specific gravity and high resistivity without crystal defects, so that the leakage "··

mcht
strom/zu erheblich ist und sich unter dem Einfluß beispielsweise
do
electricity / is too substantial and is under the influence for example

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bestimmter Gammastrahlen Paare von Elektron-iiocfe bilden, vas zu einer Veränderung des Stroms zwischen den Elektroden führt, vorausgesetzt daß der Halbleiter genügend gut ist, daß das Paar Elektron-^Loch nicht durch Rekombination bei seiner Wanderung durch den Kristall zerstört wird. Die Schwierigkeit besteht darin, einen solchen Stoff mit geringen Verunreinigungen, einer genau eingehaltenen stoechiometrischen Zusammensetzung oder einer genau festgelegten Dotierung und mit einem Kristallgitter ohne Zwillingsbildungen und Störungen herzustellen. Wenn man sie einmal hergestellt hat, arbeiten derartige Detektoren bei Raumtemperatur, was gegenüber den gegenwärtig verwendeten Detektoren ein Vorteil ist, da die mit Lithium dotierten Germaniumdetektoren bei tiefer Temperatur betrieben werden müssen. Die Detektoren aus mit Lithium dotiertem Germanium, wo man die Verunreinigungen im Germanium durch Lithium kompensiert, um einen Halbleiter zu erhalten, sind auch in anderer Hinsicht unvermeidbar weniger vorteilhaft als die Cadmiumtellurid-Detektoren, da der Einfangquerschnitt für Gammastrahlen beispielsweise proportional dem Atomgewicht des zum Nachweis verwendeten Halbleiters ist.certain gamma rays form pairs of electron-iiocfe, vas leads to a change in the current between the electrodes, provided that the semiconductor is sufficiently good that the pair Electron hole not by recombination in its migration is destroyed by the crystal. The difficulty is to find such a substance with low impurities, one that is strictly adhered to stoechiometric composition or a precisely defined doping and with a crystal lattice without twinning and create disturbances. Once made, such detectors work at room temperature, as opposed to the currently used detectors is an advantage, since the lithium doped germanium detectors at low temperature must be operated. The detectors made of lithium doped germanium, where one finds the impurities in the germanium caused by lithium compensated to obtain a semiconductor are inevitably less advantageous than the cadmium telluride detectors in other respects too, since the capture cross-section for gamma rays is proportional to the atomic weight of that used for detection, for example Semiconductor is.

Die Erfindung bezweckt nun ein Verfahren zum Herstellen von dotiertem Cadmiumtellurid, das als Strahlendetektor bei Raumtemperatur verwendet werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß man nacheinander drei Kristallisations-Arbeitsgänge in Gegenwart einer gesteuerten Dosis von Dotierungsmitteln vornimmt. In einer ersten Stufe synthetisiert man aus reinem Cadmium und reinem Tellur in den stoechiometrischen Anteilen einen unvollkommenen Cadmiumtelluridbarren» In der zweiten Stufe wird dieser Barren bei einer Temperatur in dar Mllie des Schmelzjmnlctes des stGechiomatrisclj.en Gemisches Tellur-fiaamivni geschmolzen, 12m einenThe invention now aims at a method for producing doped cadmium telluride, which is used as a radiation detector at room temperature can be used. The process according to the invention is characterized in that three crystallization operations are carried out in succession in the presence of a controlled dose of dopants. In a first stage, one synthesizes from pure cadmium and pure tellurium in the stoechiometric components an imperfect one Cadmium telluride bar »In the second stage, this Ingots at a temperature in the middle of the melt stGechiomatrisclj.en mixture tellurium-fiaamivni melted, 12m one

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reineren Kristall zu erhalten» der jedoch noch zahlreiche Fehler aufweist, sowohl Verunreinigungen vie Kristallisationsfehler. In der dritten Stufe schließlich wird dieser Kristall geschmolzen und aus einer Tellurlösung bei einer Schmelztemperatur in der Nähe der von reinem Tellur umkristallisiert, wodurch man schließlich einen dotierten Cadmiumtellurideinkristall ohne Verunreinigungen und mit einem sehr geringen Grad von Störstellen, Zwillingsbildung und anderen Fehlern erhält.to obtain a purer crystal which, however, still has numerous defects, both impurities and crystallization defects. In Finally, in the third stage, this crystal is melted and from a tellurium solution at a melting temperature near that recrystallized from pure tellurium, which finally results in a doped cadmium telluride single crystal without impurities and with a very low degree of imperfections, twinning and others Errors received.

Zweck der Erfindung ist die Herstellung eines Einkristalls von dotiertem Cadmiumtellurid, dessen Dotierung genau geregelt ist, entweder zum Herstellen eines Halbleiters eines bestimmten Typs mit einem bestimmten spezifischen Widerstands oder zum Ausgleich des Überschusses an einem der Bestandteile durch Einführung eines geeigneten Dotierungsmittels, ma einen Kristall mit hohem spezifischen Widerstand zu erhalten.Purpose of the invention is the production of a single crystal doped cadmium telluride whose doping is accurately controlled, either for manufacturing a semiconductor of a certain type with a certain specific resistance or to compensate for the excess of one of the components by introducing an appropriate dopant ma a crystal having to obtain high resistivity.

Anders gesagt wird erfindungsgemäß zunächst in einer ersten Stufe eine Grobsynthese durchgeführt. Darauf wird durch Erhitzen auf etwa 1O9O°C„ was der Schmelztemperatur des? stoechiometrischen Mischung entspricht» und Abkühlen ein zweiter Barren von Polykristallen von Cadmiumtellurid hergestellt. Die anschließende Herstellung des Einkristalls bei tiefer Temperatur liefert einen Kristall mit sehr geringem Anteil von Störungen und wenig fÜkro-Aus£ällungenp was für die bei hoher Temperatur hergestellten Kristalle nicht zutrifft. Die bei tiefer Temperatur erhaltenen Kristalle sind allein geeignet als Detektor für kerntechnische Zwecke.In other words, according to the invention, a rough synthesis is first carried out in a first stage. Then, by heating to about 1090 ° C, “what is the melting temperature of the? stoechiometric mixture corresponds »and cooling a second ingot made of polycrystals of cadmium telluride. The subsequent production of the single crystal at low temperature yields a crystal with a very low proportion of faults and little fÜkro-Aus £ älungen p which does not apply to the crystals produced at high temperature. The crystals obtained at low temperature are suitable on their own as detectors for nuclear purposes.

Die Grundstoffe werden getrennt gereinigt, bevor man die erste Synthese des Cadmiumtellurids durchführt. Diese Synthese erfolgt beim erfindwngsgemäßen Verfahren in einem geschlossenen Gefäß,, wo dieThe basic materials are cleaned separately before starting the first synthesis of cadmium telluride. In the process according to the invention, this synthesis takes place in a closed vessel, where the

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Charge durch Wägen vorbereitet wird? um eine Zusammensetzung nahe bei der stoechiometrischen Zusammensetzung zu erreichen. Der nach dem Schmelzen und Abkühlen erhaltene Barren wird von seinem den Lunker enthaltenden oberen Teil befreit, dann abgebeizt und gespült. Das Cadmium und Tellur werden vor der ersten Synthese durch. Zonenschmelzen gereinigt und da¥or unter Wasserstoff atmosphäre filtriert* um jede Oxidspur zu entfernen. Die erste Synthese erfolgt vorzugsweise in einem. Reagenzglas aus Qyarz ohne Gehalt an OH~lonen9 das eine innenbescMchtung aus Graphit aufweist. Diese Beschichtung wird erhalten durch Kracken von Methan, Benzol oder einer anderen kohlenstoffreichen Substanz im Vakuum zwischen 1000 und 12000C. Kack dem Füllen wird das Reagenzglas im Ultravakuum verschlossen und in einen Kippofen eingeführt, so daß die Synthese in waagerechter stellung ^nd die anschließende Abkühlung in senkrechter Stellung erfolgen kann, wobai man die Abkühlung langsam einseitig gerichtet vom Boden des Reagenzglases her vornimmt« Das Abbeizen nach dem Abkühlen kann beispielsweise mit Brom-Alkohol Erfolgen „Batch is prepared by weighing ? to achieve a composition close to the stoechiometric composition. The ingot obtained after melting and cooling is freed from its upper part containing the void, then stripped and rinsed. The cadmium and tellurium are made before the first synthesis. Zone melting cleaned and then filtered under a hydrogen atmosphere * to remove every trace of oxide. The first synthesis is preferably carried out in one. Test tube made of resin without content of OH ions 9 which has an inner lining made of graphite. This coating is obtained by cracking methane, benzene or another carbon-rich substance in a vacuum between 1000 and 1200 0 C. Kack the filling, the test tube is sealed in an ultra-vacuum and introduced into a tilting furnace, so that the synthesis in a horizontal position ^ nd the subsequent Cooling can take place in a vertical position, whereby the cooling is carried out slowly on one side from the bottom of the test tube.

Bei einer abgewandelten Ausführungsforai der Erfindung wird in das geschlossene Reagenzglas, wo die erste Synthese erfolgt, eine Charge eingeführt, desen Zusammensetzung durch einen geringen Überschuß an Tellur geringfügig-von der stoechioraetrischen Zusammensetzung abweicht. Die Einstellung dieser Abweichung bezüglich der stoechiometrischen Zusammensetzung bestimmt die Wahl und notwendige Konzentration des Dotierungsmittels.In a modified embodiment of the invention, a batch is introduced into the closed test tube where the first synthesis takes place, the composition of which deviates slightly from the stoechiorometric composition due to a slight excess of tellurium. The setting of this deviation with regard to the stoechiometric composition determines the choice and necessary concentration of the dopant.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird nach der ersten Synthese eine Kristallisation bei einer hohen Temperatur nahe bei der Schmelztemperatur der stoechiometrischen Mischung in ,einem unter Oltrava-In the method according to the invention, after the first synthesis, a Crystallization at a high temperature close to the melting temperature the stoechiometric mixture in, one under Oltrava

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verschlossenen C4efäß. das in eimern Ofen erhitzt wird, vorge» nonrnien, Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgeraäßen Verfahrens ist dieses Gefäß ein graphitiertes Reagenzglas gleich dem in der ersten Synthese benutztes, das unter Ultravakuum so nahe h an äem Material verschlossen ist, nachdem man einen übsr-scimS von zusätzlichem Tellur mit einem Gehalt an Do— ti.mmngsmiit.eln zugegeben hatff wenn das für die dritte Kristallisation nach den im folgenden angegebenen Bedingungen notwendig ist»sealed container. which is heated in buckets furnace, pre »nonrnien, In a first embodiment of the erfindungsgeraäßen method, this vessel is a graphitized test tube is equal to the-used in the first synthesis, the so close under ultra vacuum h is closed at äem material after a übsr-scimS has added ti.mmngsmiit.eln additional tellurium containing Do- ff if it is necessary for the third crystallization under the conditions shown below "

Wie aiis der im folgenden weiter erläuterten Fig. 1 ersichtlich, sind die Schwankungen besüglich der stoechiometrischen Zusanimensetjsvmg. innerhalb deren das Teller und Cadmium gemeinsam kristallisieren können, in üer Größenordnung von 10 " Atoiuen/enr bei etwa 900° Co Dabei gemlgt jedoch ein solcher fibarschuß an einem der Bestandteile;, um dan spesif'ischen Widerstand genügend absinken zu lassen, As can be seen from FIG. 1, which is explained in more detail below, the fluctuations are relevant to the stoechiometric composition. can crystallize within which the plate and cadmium, in üer order of 10 "Atoiuen / enr at about 900 ° Co However, such a fibarschuß gemlgt on one of the components to be ;, drop sufficient to dan spesif'ischen resistance,

Pestkörperdaß die Ye^Fendwng eines solchen Kristalls in einer -loni-Plague body that the ye ^ fendwng of such a crystal in a -loni-

nicht in Frage komt* Diese Abstände der Konzentration bezüglich der stoechiontetrischen Konzentration entsprechen jedoch tier Größenordnung der Konzentration an Dotierungsmitteln * die isan ±n das Kristallgitter einbauen fcannj um den Überschuß an einem der Bestandteile auszugleichen und auf einen höheren spezifischen Widerstand von mindestens to*5 Ohm/cm zurücksukoiamen«* These distances not komt in question of the concentration with respect to the stoechiontetrischen concentration, however, correspond to animal magnitude of the concentration of dopants * the isan ± n the crystal lattice of the signature fcannj to the excess of one of the components to compensate for and to a higher resistivity of at least to * 5 ohms / cm backsukoiamen «

Man arbeitet im allgemeinen mit Überschuß an Tellur vor allein,, da die Steigung der !»iquiduskurve der Fig. 1, velche die Konzentration der Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur angibt, auf der Seite des Tellurs steiler ist* als auf der Seite des Cadmiums und infolgedessen die Konzentrationen durch Einstellung der Temperatur besser geregelt werden können^ und weil andererseits die Kenntnis das öfesrsolmssss der Konzentration an Tellur die &s?t des einzufüh·=One generally works with an excess of tellurium, since the slope of the equidus curve in FIG. 1, which indicates the concentration of the liquid as a function of temperature, is steeper on the tellurium side than on the cadmium side and consequently the concentrations by adjusting the temperature can be better controlled ^ and partly because the knowledge of the öfesrsolmssss the concentration of tellurium the & s? t the einzufüh · =

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renden Botierungsmittels vom Typ N bestimmt.n-type botany is determined.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird die Kristallisation bei hoher Temperatur, d.h. einer Temperatur nahe bei der Schmelztemperatur des stoechiometrischen Gemisches von Tellur und Cadmium in einem verschlossenen Reagenzglas aus Quarz mit Graphitbeschichtung durchgeführt und der Partialdruck eines Bestandteils durch Einstellung der Temperatur eines Teils des Reagenzglases geregelt» wo sich ein Tiegel befindet„ der mindestens einen der Stoffe enthält , deren Partialdruck konstant gehalten werden soll·In a modified embodiment, the crystallization takes place at a high temperature, i.e. a temperature close to the melting temperature of the stoechiometric mixture of tellurium and cadmium in a sealed test tube made of quartz with a graphite coating carried out and the partial pressure of a component regulated by adjusting the temperature of a part of the test tube » where a crucible is located “that contains at least one of the substances whose partial pressure should be kept constant

Bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung wird in den im Reagenzglas enthaltenen Tiegel ein reiner Bestandteil, das Cadmium oder Tellur» eingefüllt und während der Kristallisation die Temperatur des Tiegels, die mit T2 bezeichnet ist, geringer als die Temperatur T1 der Schmelze gehalten. Bei einer zweiten Abwandlung der Erfindung wird in den Tiegel außer dem einen der beiden Bestandteile Cadmium oder Tellur ein flüchtiges Dotierungsmittel gegeben. Um den Partialdruck des einen der Bestandteile des Glases oberhalb de? Schmelze einzustellen, wird die Atomabsorption des Lichts gemessen und entsprechend dem Meßergebnis durch eine Regelvorrichtung bekannten Typs die Temperatur T2 so eingestellt, daß der Partialdruck im Gas auf dem gewünschten Wert bleibt.In a modified embodiment of the invention, a pure component, the cadmium or tellurium, is poured into the crucible contained in the test tube and the temperature of the crucible, which is labeled T 2 , is kept lower than the temperature T 1 of the melt during crystallization. In a second modification of the invention, in addition to one of the two components cadmium or tellurium, a volatile dopant is added to the crucible. To the partial pressure of one of the components of the glass above de? To adjust the melt, the atomic absorption of the light is measured and, according to the measurement result, the temperature T 2 is adjusted by a known type of control device so that the partial pressure in the gas remains at the desired value.

Gemäß einer weiteren Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die in den Tiegel gegebene Substanz in einem wenig flüchtigen amphotären Lösungsmittel gelöst, dessen Einführung in den Kristall dessen elektrische Eigenschaften nicht verändert. In diesem Fall ' wird die Temperatur T2 des Tiegels während der Kristallisation gleich der der Schmelze gehalten, was die Ofenkonstruktion undAccording to a further modification of the method according to the invention, the substance placed in the crucible is dissolved in a slightly volatile amphoteric solvent, the introduction of which into the crystal does not change its electrical properties. In this case, the temperature T 2 of the crucible is kept equal to that of the melt during the crystallization, which is what the furnace construction and

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Verfahrensführung vereinfachte Der Fartialdrucli des Bestandteils i ist durch die folgende Formel festgelegt:Procedure simplified The Fartialdrucli of the component i is determined by the following formula:

pi s pi ' xi * Yi
worin P? Dampfdruck des reinen Bestandteils i bei der Temperatur
p i sp i ' x i * Y i
where P? Vapor pressure of the pure component i at the temperature

V . - ■V. - ■

X. der Molenbruch des Bestandteils i,X. the mole fraction of component i,

Y.. der thermodynamische Aktivitätskoeffizient des Bestandteils i bei der Temperatur T1 und der Konzentration X., Man verwendet beispielsweise binäre Legierungen von Cadmium mit Zinn, Indium, Galliumf Zink oder binäre Legierungen von Tellur mit Zinn, indium, Gallium und Zink0 oder auch Cadmiumhalogenide,Y .. the thermodynamic activity coefficient of component i at temperature T 1 and concentration X., For example, binary alloys of cadmium with tin, indium, gallium f zinc or binary alloys of tellurium with tin, indium, gallium and zinc 0 or also cadmium halides,

Bei allen Abwandlungen der Erfindung wird dieJKristallisation bei hoher Temperatur durch relative Verschiebung des Reagenzglases und des Temperaturgradienten des Ofens erreicht. Das Reagenzglas kann mittels eines entsprechenden Antriebssystems dauernd oder kontinuierlich gedreht oder in schwingung versetzt werden. Diese MethodeIn all modifications of the invention, the crystallization is at high temperature achieved by relative displacement of the test tube and the temperature gradient of the furnace. The test tube can be rotated continuously or continuously or made to vibrate by means of a corresponding drive system. This method

in Richtung senkrecht zur Erstarrungsfront der sogenannten Normal - Abkühlung/führt zu einer Abscheidung der Verunreinigungen am oberen Ende des Barrens.in the direction perpendicular to the solidification front of the so-called normal cooling / leads to a deposition of the Impurities at the top of the billet.

Bei der letzten Kristallisation des oben beschriebenen Verfahrens wird der Kristall gelöst und anschließend als Einkristall bei tiefer Temperatur, d.h* einer Temperatur in der Nähe des Schmelzpunktes des reinen Tellurs kristallisiert.During the last crystallization of the process described above, the crystal is dissolved and then as a single crystal at deeper Temperature, i.e. a temperature close to the melting point of pure tellurium crystallizes.

Bei einer ersten Abwandlung der Einkristallherstellung bei tiefer Temperatur, dem Verfahren mit "Erschöpfung einer Lösung", wird der Barren mit einem sehr großen Überschuß Tellur in ein Reagenzglas aus Quarz eingeführt, das gegebenenfalls mit Graphit beschichtet ist5 wobei die relativen Konzentrationen von Cadmium und Tellur se gewählt sindj c.aß die Hisciirag im Bereich van etv/a 900°C; In a first modification of the production of single crystals at low temperature, the "solution exhaustion" process, the ingot with a very large excess of tellurium is introduced into a quartz test tube, which is optionally coated with graphite 5 with the relative concentrations of cadmium and tellurium These are selected: c. the temperature in the range of about 900 ° C ;

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was nahe beim Schmelzpunkt des reinen Tellurs liegt, vollkommen flüssig ist. Das Reagenzglas wird unter Ultravakuum oder unter dem Partialdruck eines neutralen oder reduzierenden Gases dicht verschlossen. Das Dotierungsmittel wird in die Charge gegeben, und die Kristallisation wird in einem senkrechten Ofen wis oben für die Kristallisation bei hoher Temperatur beschrieben, durchgeführt, nachdem das Reagenzglas so nahe wie möglich am Material verschlossen wurde« Der Unterschied ist, daß die Temperatur der Kristallisation in Gegenwart des Lösungsmittels Tellur viel niedriger als diejenige ist, die dem stoechiometrisehen Gemisch entspräche.what is close to the melting point of pure tellurium is completely liquid. The test tube is placed under ultra vacuum or under the Partial pressure of a neutral or reducing gas tightly closed. The dopant is added to the batch and the crystallization is carried out in a vertical oven above for crystallization described at high temperature, performed after the test tube is sealed as close as possible to the material was «The difference is that the temperature of crystallization in the presence of the solvent tellurium is much lower than that which would correspond to the stoechiometric mixture.

Bei einer Abwandlung des Dotierungsverfahrens wird das Dotierungsmittel in einem im Reagenzglas aufgehängten Tiegel entweder rein oder gelöst in einem amphotären Lösungsmittel eingeführt9 und der Partialdruck des Dotierungsmittels wird wie im Fall der Kristall!«= sation bei hoher Temperatur geregelt.In a modification of the doping process, the dopant is introduced into a crucible suspended in a test tube, either pure or dissolved in an amphoteric solvent 9 and the partial pressure of the dopant is regulated at high temperature as in the case of crystal!

Bei einer zweiten Abwandlung der Einkristallherstellung bei tiefer Temperatur wird eine Zone des dotierten flüssigen Tellurs durch den ursprünglichen Kristall verschoben, so daß die Löslichkeitsgren* ze des Dotierungsmittels im Tellurlösungsmittel nicht überschritten wird. Man wählt einen Kristall, der bei der Kristallisation bei hoher Temperatur mit dem gleichen Dotierungsmittel dotiert wurdea um die Konzentration an letzterem in der Lösungsmittelzone nach Maßgabe von deren Portschreiten konstant zu halten und zu erreichen, daß wenn die Löslichkeitsgrenze des Dotierungsmittels in der Lösungsmittelzone überschritten wird, wie das für Cadmiumchlorid in Tellur der Fall sein kann, die Konzentration an Dotierungsmittel konstant bleibt, ohne daß man den von der Kristallisation bei hoher Temperatur kommenden Kristall, der in diesem Pail nicht dotiert gewähltIn a second modification of the production of single crystals at low temperature, a zone of the doped liquid tellurium is shifted through the original crystal so that the solubility limit of the dopant in the tellurium solvent is not exceeded. To choose a crystal, which was doped at the crystallization at high temperature with the same dopant to hold a to the concentration of the latter in the solvent zone in accordance with the Port below constant, and to achieve that if the solubility limit of the dopant is exceeded in the solvent zone As can be the case for cadmium chloride in tellurium, the concentration of dopant remains constant without the crystal coming from the crystallization at high temperature, which is not doped in this pail, being selected

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ist, vordotieren muß. Gemäß der Srfinduns wird die Herstellung des Einkristalls in einem Quarzreagenzglas mit Graphitbeschichtung bei Ultrava uum durchgeführt, wobei die Temperatur im Reagenzglas zwischen 500 vnd 900°c mit hohen Temperaturgradienten in der Größenordnung von i3Q°c/cm verä-ndert wird«is, must pre-dop. According to the principle, the production of the single crystal is carried out in a quartz test tube with a graphite coating at ultra- high temperatures, with the temperature in the test tube being changed between 500 and 900 ° C with high temperature gradients of the order of 13 ° C / cm «

Erfindungsgemäß kann man statt im Vakuum oder Ultravakuum zu arbeiten mindestens eine der drei beschriebeneKJKristallisationen in einer Inertgasatmosphäre vornehmen.According to the invention, instead of working in a vacuum or ultra-vacuum at least one of the three described KJ crystallizations in one Make an inert gas atmosphere.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindiangsgemäßen Verfahrens, welche gekennzeichnet ist durchThe invention also relates to an implementation device of the method according to the invention, which is characterized by

- Vorrichtungen zum Reinigen des Cadmiums und Tellurs durch Zonenschmelzen! - Devices for cleaning the cadmium and tellurium by zone melting!

- Vorrichtungen zum Filtrieren des Cadmiums und Tellurs unter Wassers toffatmosphärej- Devices for filtering cadmium and tellurium under water toffatmosphärej

- Gefäße, in denen das Gemisch von Cadmium und Tellur einer ersten Kirstallisation unterworfen wirdj- Vessels in which the mixture of cadmium and tellurium is a first Is subjected to crystallization j

- einen Kippofen sur Durchführung der Synthese in waagerechter Stellung und der Abkühlung in senkrechter Stellung?- a tilting furnace to carry out the synthesis in a horizontal position and cooling down in a vertical position?

- öfen zur Durchführung der Kristallisationen bei hoher und tiefer Temperatur;- ovens for carrying out the crystallizations at high and low Temperature;

- Reagenzgläser, welche Tiegel enthalten, in die man die Bestandteile geben kann, deren Dampfpartialdruck konstant gehalten werden soll?- Test tubes, which contain crucibles, into which you can put the ingredients can give whose vapor partial pressure are kept constant target?

- Vorrichtungen zum Messen der Atomabsorption des Lichts in der Gasphase oberhalb des Schmelzbades}- Devices for measuring the atomic absorption of light in the gas phase above the melt pool}

- Vorrichtungen zur Steuerung der Temperatur Ts nach Maßgabe der Konzentration der Gasphase am gewünschten Bestandteil;- Devices for controlling the temperature T s in accordance with the concentration of the gas phase on the desired component;

- Vorrichtungen zur Durchführung der Einfcristallherstellung durch Verschiebung einer Zone des Lösungsmittels, welche ihrerseits auf-»- Devices for carrying out the single crystal production Shifting a zone of the solvent, which in turn

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weisen:point:

einen Ofen mit einem Heizring, der eine Erhitzung des Reagenzglases 9 in dem die Kristallisation erfolgt, über einen geringen Teil seiner Höhe ermöglicht\ an oven with a heating ring, which allows the test tube 9 in which the crystallization takes place to be heated over a small part of its height \

mechanische Vorrichtungen, um das Reagenzglas senkrecht zu halten und um eine senkrechte Achse kontinuierlich zu drehen.mechanical devices to hold the test tube vertically and to rotate continuously about a vertical axis.

PUr eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt man eine Anordnung von Ofen-Reagenzglas, die gekippt werden kann, um die Berührung Flüssigkeit-Barren zu erhalten und Gasblasen zwischen der Flüssigkeit» der Reagenzglaswand und dem Barren zui^Seite auszutreiben, so daß durch diese Vorrichtung eine gleichmäßigere Kristallisation erreicht wird.To carry out the method according to the invention, one uses an arrangement of oven test tubes that can be tilted around to maintain contact between the liquid and the ingot and to drive out gas bubbles between the liquid on the test tube wall and the ingot on the side, so that through this device a more uniform crystallization is achieved.

Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen Ausführungsform. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen. Hierin zeigen:The invention is illustrated by the following description of a embodiment given as an example only. The description refers to the attached drawings. Show here:

- Fig. 1 die Liquidus-Solidus-Kurven des Gemisches Cadmium-Tellur;1 shows the liquidus-solidus curves of the cadmium-tellurium mixture;

- Figo 2 schematisch das für die Kristallisation bei hoher Temperatur benutzte Reagenzglas; - o Figure 2 schematically shows the tube used for the crystallization at high temperature;

- Fig. 3 schematisch den Heizring und.das Reagenzglas, welches zur- Fig. 3 schematically the heating ring und.das test tube, which for

Kristallisation in Tellurlösungsmittel bei tiefer Temperatur dient ιCrystallization in tellurium solvent at low temperature is used

- Fig0 4 schematisch die Vorrichtung zur Kristallisation bei tiefer Temperatur unter Verwendung eines schrägstehenden Reagenzglases, das kontinuierlich gedreht wird. 0 4 schematically shows the device for crystallization at low temperature using an inclined test tube which is rotated continuously.

Wie oben angegeben besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin9 bei hoher Temperatur in der Nähe der Schmelztemperatur der stoechicraaetrischen Mischung Tellur-Cadmium Polykristalle von dotiertem Cadmiumtellurid mit einer bestimmten stoechiometischen Abwei-As indicated above, the method according to the invention consists in 9 at a high temperature in the vicinity of the melting temperature of the stoechiometric mixture of tellurium-cadmium polycrystals of doped cadmium telluride with a certain stoechiometric difference.

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«,-.»- 2A222S1«, -.» - 2A222S1

chiang herzustellen. Anschließend erfolgt eine Einkristallhers teilung, welche Kristalle liefert, welche einen sehr geringen Grad von Störstellen und wenig Mikroausfällungen haben, was nicht der Fall ist für bei hoher Temperatur hergestellte Kristalle. Der spezifische Widerstand der Kristalle wird durch Dotierung des Produkts mit Halogenen, beispielsweise in Form von Cadmiumchlorid, -fluorid, -iodid„ -bromid eingestellt, wobei das Dotierungsmittel in die Tellurzone eingeführt wird» Man kann auch Indium, Zinn usw. benutzen,=chiang manufacture. This is followed by a single crystal division, which provides crystals which have a very low level of imperfections and little microprecipitation, which is not This is the case for crystals produced at high temperature. The specific one Resistance of the crystals is determined by doping the product with halogens, for example in the form of cadmium chloride, cadmium fluoride, -iodide "-bromide set, with the dopant in the tellurium zone is introduced »One can also use indium, tin, etc., =

Neu ist an dem Verfahren, daß nacheinander die Arbeitsgange der Reinigung und Kristallisation in einer logischen Folge durchgeführt werden., so daß man ein Material mit hohem spezifischen Widerstand erhält, dessen Eigenschaften sowohl in kristallographischer als auch elektrischer Hinsicht besser sind.What is new about the process is that the cleaning and crystallization operations are carried out one after the other in a logical sequence be., so that you get a material with high resistivity obtained whose properties in both crystallographic and are also better in electrical terms.

In Fig. 1 sind die Gleichgewichtskurven Solidus-Liquidus in Abhängigkeit von der Temperatur (Ordinate) und den relativen Konzentrationen von Tellur und Cadmium dargestellt, wobei die Konzentration des Tellurs in der Abszisse von links 0 bis rechts 1 steigt» Die Liquiduskurve ist mit L und die Soliduskurve mit S bezeichnet» Die sogenannte Kristallisation bei hoher Temperatur erfolgt bei einer Temperatur nahe beim Punkt A8 welcher der Schmelztemperatur des stoechiometrischen Gemisches Cadmiumtellur entspricht. V.exui man von einem Punkt B ausgeht, welcher der Temperatur T, entspricht;, liegt die Konzentration des kristallisierenden Feststoffes beim Punkt C der Soliduskurve S, wofür sich die Konzentration D aus der Figur ergibt. Die Einkristallherstellung bei tiefer Temperatur erfolgt an einem Punkt E, der einer holien Konzentration an Tellur entspricht ο Die Konzentration des durch Kristallisation bei dieser Temperatur erhaltenen festen Produkts liegt in de?? Figur beirnfpunkt F„1 shows the solidus-liquidus equilibrium curves as a function of temperature (ordinate) and the relative concentrations of tellurium and cadmium, with the concentration of tellurium increasing on the abscissa from 0 on the left to 1 on the right the solidus curve is denoted by S »The so-called high temperature crystallization takes place at a temperature close to point A 8, which corresponds to the melting temperature of the stoechiometric mixture of cadmium tellurium. If one starts from a point B, which corresponds to the temperature T i, the concentration of the crystallizing solid lies at point C of the solidus curve S, for which the concentration D results from the figure. The Einkristallherstellung at low temperature occurs at a point E, corresponding to a concentration of tellurium Holien ο The concentration of the obtained by crystallization at this temperature the solid product is de ?? Figure at point F "

■ 409848/1008■ 409848/1008

Der "Bauch" der Solidu3kurve ist in dieser nicht maßstäblichen Figur übertrieben. Der Abstand zur stoechiometrischen ZusammensetzungThe "belly" of the solid curve is in this figure, which is not to scale exaggerated. The distance to the stoechiometric composition

17 j 317 j 3

der festen Mischung übersteigt niemals etwa 10 Atome/cm .the solid mixture never exceeds about 10 atoms / cm.

In Pig« 2 ist links das Reagenzglas 2 gezeigt, in dem die Kristallisation bei hoher Temperatur durchgeführt wird und das mit einer Geschwindigkeit V in Richtung des Pfeils nach unten bewegt wird. Die Temperatur des Ofens ±n Abhängigkeit von der Ordinate ist in der Kurve 4 dargestellt, und zwar die Veränderungen der Temperatur, als Ordinate in Abhängigkeit vom Ort x. Der Ofen besitzt drei Temperaturzonen,, wobei die Temperatur im Bereich 6 einer Temperatur über der Schmelztemperatur der stoechiometrischen Mischung und die Temperatur T2 im Bereich 8 einer geringeren Temperatur entspricht, die zur Einstellung des Partialdruckes eines der Bestandteile» der sich im Tiegel 10 im Reagenzglas befindet, dient. Die Temperatur T3 im Bereich 12, dem das Reagenzglas zugeführt wird» liegt unter der Schmelztemperatur» Die Flüssigkeit 9 kristallisiert zum Feststoff 11,In Pig «2 the test tube 2 is shown on the left, in which the crystallization is carried out at high temperature and which is moved at a speed V in the direction of the arrow downwards. The temperature of the furnace ± n as a function of the ordinate is shown in curve 4, namely the changes in temperature as the ordinate as a function of location x. The furnace has three temperature zones, where the temperature in area 6 corresponds to a temperature above the melting temperature of the stoechiometric mixture and temperature T 2 in area 8 corresponds to a lower temperature which is used to set the partial pressure of one of the components in the crucible 10 in the test tube is located, serves. The temperature T 3 in the area 12 to which the test tube is fed »is below the melting temperature» the liquid 9 crystallizes to form a solid 11,

In Fig» 3 ist links das Reagenzglas gezeigt, wo die Kristallisation bei tiefer Temperatur erfolgt. Dieses Reagenzglas wird mit der Geschwindigkeit V nach unten bewegt und ist von einem Heizring 13 um« geben, der Temperaturgradienten erzeugt, deren Werte in der Kurve 14 als Veränderungen der Temperatur in Abhängigkeit vom Ort χ angegeben sind· Beim Absenken des Reagenzglases, d.h. beim Durchgang durch den Heizring durchläuft den Kristall eine Zone von flüssigem dotiertem Tellur 16, und der bei 18 gelöste Kristall kristallisiert wieder bei 19$ wobei die erste Kristallisation von einem Keim 20 ausgeht-In FIG. 3, the test tube is shown on the left, where crystallization takes place at low temperature. This test tube is moved downwards at speed V and is surrounded by a heating ring 13, which generates temperature gradients, the values of which are given in curve 14 as changes in temperature as a function of the location χ When the test tube is lowered, ie when passing through through the heating ring, the crystal passes through a zone of liquid doped tellurium 16, and the crystal dissolved at 18 crystallizes again at 19 $ , the first crystallization starting from a nucleus 20-

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Bei einer in Pig, 4 gezeigten Abwandlung des Verfahrens wird das Reagenzglas in Richtimg des Pfeils V verschoben und in Richtung des Pfeils 22 kontinuierlich gedreht. Das Rohmaterial 23 durchläuft die im Bereich des Heisringes 26 liegende Zone von flüssigem dotierten Tellur 24 und kristallisiert wieder bei 28 unter Bildung des fertigen Einkristalls.In a modification of the method shown in Pig, 4 the Test tube moved in the direction of arrow V and rotated continuously in the direction of arrow 22. The raw material 23 passes through the zone of liquid doped tellurium 24 lying in the region of the hot ring 26 and crystallizes again at 28 with formation of the finished single crystal.

In einem ersten Beispiel der Herstellung von Cadraiumtellurid werden Stabs von Tellur und Cadmium von je 1500 g und 500 mm Länge zunächst durch Zonenschmelzen gereinigt. Dazu werden sie in Wasserstoff atmosphäre in Reagenzgläser aus Quarz gebracht und in einen Ofen gesetzt. Zum Zwecke der Reinigung erfolgt das Zonenschmelzen in zwölf Durchgängen mit 25 mm/Std. Die gereinigten Metalle werden anschließend zur Synthese mit einem geringen Überschuß an Tellur in ein waagerecht gehaltenes Reagenzglas gebracht. Man steigert die Temperatur mit nur 12°C pro Stunde, damit die sehr exotherme Bildungsreaktion nicht ganz plötzlich verläuft. Man hält dann die Temperatur zwei Stunden lang bei 12OO°C und bringt anschließend das Reagenzglas in senkrechte Stellung und kühlt innerhalb von 12 Stunden, wobei die Kühlung am Boden des Reagenzglases beginnt und der verwendete Ofen beispielsweise ein Ofen mit Heizringen ist.In a first example the production of cadraium telluride will be used Rods of tellurium and cadmium each 1500 g and 500 mm in length initially purified by zone melting. To do this, they are placed in quartz test tubes in a hydrogen atmosphere and then into a Oven set. For the purpose of cleaning, the zone melting takes place in twelve passes at 25 mm / hour. The cleaned metals will be then for synthesis with a small excess of tellurium in brought a horizontally held test tube. The temperature is increased by only 12 ° C per hour, thus causing the very exothermic formation reaction doesn't happen all of a sudden. The temperature is then held at 1200 ° C. for two hours and then brought Place the test tube in an upright position and cool within 12 hours, with the cooling beginning at the bottom of the test tube and the The oven used is, for example, an oven with heating rings.

Während der zweiten Stufe, d.h. der Kristallisation bei hoher Temperatur, gibt man einen geringen Überschuß an Tellur in das die zuvor erhaltene Legierung enthaltende Reagenzglas und steigert die Temperatur des Reagenzglases auf 115O°C, um den Barren zu schmelzen. Das das geschmolzene Material enthaltende Reagenzglas wird anschließend nach unten verschoben s wo eine Temperatur von 1O9O°C herrscht, um die Kristallisation zu bewirken. Die Absenkgeschwindigkeit beträgt 5mm/std.During the second stage, ie the crystallization at high temperature, a small excess of tellurium is added to the test tube containing the alloy previously obtained and the temperature of the test tube is increased to 115O ° C. in order to melt the ingot. The test tube containing the molten material is then displaced downwardly s where a temperature of 1O9O ° C prevails, to cause crystallization. The lowering speed is 5mm / h.

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In der dritten Stufe, d.h. der KristalliEaticn "bei tiefe?» Temperatur» wird der Barren in ein Reagenzglas aus Quarz gegeben, in das zuvor 60 g Tellur mit einem Gehalt an 700 ppm Cadmiumchlorid eingefüllt wurden. Das Reagenzglas wird langsam mit einer Geschwindigkeit von O83 mm/Std. nach unten verschoben, wobei es mit einer Umdrehung pro Minute um sich selbst gedreht wird. Bei dieser Temperatur und Absenkgeschwindigkeit liegt die Temperatur der Fest-Plüssig-Grenzflachen bei 660°C, Man erhält nach dieser Methode einen Barren von Qadmiumtelluridj das mit etwa 3 ppm Cadmiumchlorid dotiert ist.In the third stage, ie the KristalliEaticn "at deep?" Temperature "is given to the ingot into a test tube made of quartz were introduced into the above 60 g tellurium containing 700 ppm of cadmium chloride. The tube is slowly moved at a speed of O 8 3 mm / hr. Downwardly, whereby it with At this temperature and lowering speed, the temperature of the solid-plush interfaces is 660 ° C. This method gives an ingot of qadmium telluride doped with about 3 ppm of cadmium chloride.

In einem zweiten Beispiel stellt man den ersten Barren wie in obigem Beispiel her. Die Kristallisation bei hoher Temperatur erfolgt durch Einführung der Legierung von Cadmiumtellurid in ein Reagenzglas das in seinem oberen Teil mit einem Tiegel versehen ist. Dieser Tiegel enthält reines Tellur und etwa 300 ppm Cadmiumchlorid, Man erhitzt den unteren Teil des Ofens auf 1130°C und senkt dann das Reagenzglas ab. Bei 1QOO0C kristallisiert das mit 3 ppm Cadmiumchlorid dotierte Cadmiumtellurid. Die Temperatur des oberen Teils des Reagenzglases, wo sich der Tiegel befindet, muß bei etwa 9000C bleiben« Die Kristallisation bei tiefer Temperatur erfolgt wie im Beispiel 1 s wobei man jedoch die 60 g mit 700 ppm Cadmiumchlorid dotiertes Tellur durch 60 g mit nur 200 ppm Cadmiumchlorid dotiertes Tellur ersetzt* Der erhaltene Einkristall ist ähnlich wie der im Beispiel 1 erhaltene.In a second example, the first bar is produced as in the example above. Crystallization at high temperature takes place by introducing the alloy of cadmium telluride into a test tube which is provided with a crucible in its upper part. This crucible contains pure tellurium and about 300 ppm cadmium chloride. The lower part of the furnace is heated to 1130 ° C and the test tube is then lowered. At 0 C 1QOO the doped with 3 ppm of cadmium chloride, cadmium telluride crystallized. The temperature of the upper part of the test tube, where the crucible is located, must remain at about 900 ° C. The crystallization at low temperature takes place as in Example 1 s, except that the 60 g of tellurium doped with 700 ppm of cadmium chloride is replaced by 60 g with only 200 ppm cadmium chloride doped tellurium replaced * The single crystal obtained is similar to that obtained in Example 1.

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Abgesehen von den Festkörper-Ionisationskammern finden Monokristal-Ie von Cadmiumtellurid noch zahlreiche andere Anwendungen, wovon
beispielsweise erwähnt seien: Detektoren für Kernstrahlen oder Infrarot vom Typ "Photon Drag'% elektro-optische Modulatoren, infrarotdurchlässige Fenster, aktive Bauelemente, wie Dioden oder Photodioden, Hochteniperaturoptokoppler (Photocoupleurs), bipolare Transistoren, Feldeffekttransistoren, Junktion-Transistoren und solche mit isolierter Torelektrode, Thyristoren, Diacs, Triacs und Laser
und Elektroluminiszenzzellen.
Apart from the solid-state ionization chambers, monocrystals of cadmium telluride have numerous other uses, of which
Examples include: detectors for nuclear rays or infrared of the "Photon Drag" type, electro-optical modulators, infrared-permeable windows, active components such as diodes or photodiodes, high-temperature optocouplers (photocoupleurs), bipolar transistors, field-effect transistors, junction transistors and those with an insulated gate electrode , Thyristors, diacs, triacs and lasers
and electroluminescent cells.

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Claims (1)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Herstellung von dotierteia Cadmiumtellurideinkristallen ohne Verunreinigungen und mit einem geringen Anteil von Störungen,, Zwillingsbildung und anderen Fehlern, dadurch g e kennzeichnete daß nacheinander drei Kristallisationsarbeitsgänge durchgeführt werden, und zwar/eifle^erste» Arbeitsgang1. Process for the production of doped cadmium telluride single crystals without impurities and with a small proportion of disturbances, twinning and other errors, characterized by this that three crystallization operations are carried out one after the other, namely one first operation aus reinem Cadmium und reinem Tellur in stoechiometrischen Anteilen ein unvollkommener Barren aus Cadmiumtellurid synthetisiert wird;from pure cadmium and pure tellurium in stoechiometric proportions an imperfect ingot of cadmium telluride is synthesized will; in einem zv/eiten Arbeitsgang der zuvor erhaltene Barren geschmolzen und bei einer Temperatur in der Nähe der Schmelztemperatur der stoe~ chiometrischen Mischung Tellur-Cadmium wieder kristallisiert wird8 um einen reineren Kristall zu erhalten, der jedoch immer noch zahlreiche Fehler sowohl hinsichtlich Verunreinigungen wie Kristallin sationsfehler aufweist, und schließlich in einem dritten Arbeitsgang der erhaltene Kristall geschmolzen und aus einer Lösung von dotiertem .Tellur bei einer Schmelztemperatur in der Nähe der Schmelztemperatur des reinen Tellurs umkristallisiert wird» wodurch man schließlich einen Einkristall von dotiertem Cadmiumtellurid erhält, wobei mindestens der dritte Arbeitsgang in Gegenwart einer geregelten Menge von Dotierungsmitteln vorgenommen wird* In a second operation, the previously obtained ingot is melted and recrystallized at a temperature close to the melting temperature of the stoechiometric mixture tellurium-cadmium 8 in order to obtain a purer crystal, which, however, still has numerous defects both in terms of impurities and crystalline and finally, in a third operation, the crystal obtained is melted and recrystallized from a solution of doped tellurium at a melting temperature close to the melting temperature of pure tellurium »which finally results in a single crystal of doped cadmium telluride, with at least the third operation is carried out in the presence of a regulated amount of dopants * 2. Verfahren nach Anspruch 1„ dadurch gekennzeichnetdaß die Ausgangsstoffe Cadmium und Tellur vor dem ersten Arbeitsgang getrennt gereinigt werden und die Synthese des ersten Arbeitsganges in einem geschlossenen Gefäß durchgeführt wird, dessen Charge durch Wiegen vorbereitet wirds· so daß sie eine Zusammensetzung nahe bei der stoechiometrischen Zusammensetzung aufweist, und daß der nach dem Schmel- 2. The method according to claim 1 "characterized in" that the starting materials of cadmium and tellurium are purified separately before the first operation, and the synthesis of the first working operation is carried out in a closed vessel, the batch is prepared by weighing s · so as to close a composition in the stoechiometric composition, and that the after the melting 409848/1008409848/1008 zen und Abkühlen im ersten Arbeitsgang erhaltene Barren von seinem den Lunker enthaltenden oberen Teil befreit, abgebeizt und gespült wird.zen and cooling in the first step obtained ingot is freed from its upper part containing the blowholes, stripped and rinsed. 3. Verfahren nach Anspruch 2S dadurch gekennzeichnetdaß das Cadmium und Tellur vor dem ersten Arbeitsgang durch Zonenschmelzen gereinigt und davor unter Wasserstoffatmosphäre zur Entfernung von Oxidspuren filtriert werden und der erste Arbeitsgang in einem Quarzgefäß ohne Gehalt an OH-Ionen, das innen durch Kracken eines kohlenstoff reichen Stoffes» v/ie Benzol oder Methan g im Vakuum zwischen 1000 und 12000C mit einer Graphitinnenschicht versehen wurdej durchgeführt wird* nachdem das mit den Ausgangsstoffen gefüllte Gefäß im Ultravakuum verschlossen und in einen Kippofen eingesetzt wurde, wobei die Synthese in waagerechter Stellung und die Abkühlung in senkrechter Stellung des Gefäßes ablaufen und die Abkühlung langsam in einer Richtung vom Boden des Gefäßes her beginnend vorgenommen wird8 und daß das Abbeizen nach dem Abkühlen mittels Bromalkohol erfolgt.3. The method according to claim 2 S, characterized that the cadmium and tellurium cleaned by zone melting before the first step and before that filtered under a hydrogen atmosphere to remove traces of oxide and the first step in a quartz vessel without content of OH ions, the inside by cracking a carbon-rich substance »v / ie benzene or methane g in vacuo 1000-1200 0 C provided with a graphite inner layer wurdej is performed * after the vessel filled with the starting materials was sealed in the ultra-vacuum and used in a tilting furnace, wherein the synthesis in a horizontal Position and the cooling take place in the vertical position of the vessel and the cooling is carried out slowly in one direction starting from the bottom of the vessel 8 and that the pickling takes place after cooling using bromine alcohol. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 39 dadurch gekennzeichnet, daß in ein geschlossenes Gefäß eine für den ersten Arbeitsgang (Synthese) bestimmte Charge gegeben und die Zusammensetzung der Charge durch Beifügung eines kleinen Überschusses an Tellur geringfügig von der stoechiometrischen zusammensetzung entfernt wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3 9, characterized in that given a for the first operation (synthesis) batch intended for the first operation (synthesis) in a closed vessel and the composition of the batch is slightly removed from the stoechiometric composition by adding a small excess of tellurium. 5* Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ersten Arbeitsgang der zweite Arbeitsgang bei hoher Temperatur in der Nähe der Schmelztemperatur de^toechiometrisehen Mischung im Inneren eines unter Ultravakuum abgeschlossenen Gefäßesff das in einem Ofen erhitzt wirdc durchgeführt wird.5 * A method according to any one of claims 1 to 4 »characterized in that after the first operation, the second operation at a high temperature near the melting temperature of de ^ toechiometrisehen mixture inside a sealed under ultra vacuum vessel ff which is heated in a furnace c performed will. 40 9 8 A 8/100840 9 8 A 8/1008 6. Verfahren nach Anspruch 5 p dadurch gekennzeichnet f daß der zweite Arbeitsgang (Kristallisation) bei hoher Temperatur in einem mit einer Graphitinnenschicht versehenen Gefäß B wie gemäß Anspruch 3 beim ersten Arbeitsgang verwendet, durchgeführt wird, das im Ultravakuum möglichst nahe beim Ausgangsmaterial verschlossen ist, nachdem ein geringer v/eiterer Überschuß von gegebenenfalls ein Dotierungsmittel enthaltendem Tellur eingeführt wurde.6. The method of claim 5 p characterized f in that the second step (crystallization) is used at a high temperature in a vessel equipped with a graphite inner layer vessel B as claimed in claim 3 when the first operation is performed, which is closed in the ultra-vacuum as close as possible the starting material, after a slight excess of tellurium, optionally containing a dopant, has been introduced. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Arbeitsgang (Kristallisation) bei hoher Temperatur, nämlich einer in der Nähe des Schmelzpunktes der stoechiometrischen Mischung von Cadmiumtellurid liegenden Temperatur in einem verschlossenen Quarzgefäß mit Graphitinnenschicht durchgeführt wird, wobei der Partialdruck eines der Bestandteile durch die Einstellung der Temperatur eines Teils des Gefäßes, wo sich ein Tiegel befindete der mindestens einen der Stoffe enthält, deren Partialdruck konstant gehalten werden soll, eingestellt wird.7. The method according to claim 5, characterized in that the second Operation (crystallization) at high temperature, namely one near the melting point of the stoechiometric mixture of cadmium telluride is carried out in a closed quartz vessel with a graphite inner layer, the Partial pressure of one of the components by adjusting the temperature of a part of the vessel where a crucible is located contains at least one of the substances, the partial pressure of which is to be kept constant, is set. 8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der in den Tiegel gegebene Stoff ein reiner Stoff ist und die Temperatur T2 des Tiegels während der Kristallisation geringer als die Temperatur T^ der Schmelze gehalten wird.8. The method according to claim 7 »characterized in that the substance placed in the crucible is a pure substance and the temperature T 2 of the crucible is kept lower than the temperature T ^ of the melt during crystallization. 9ο Verfahren nach Anspruch 8„ dadurch gekennzeichnet, daß in den Tiegel außer einem der beiden Bestandteile Cadmium oder Tellur ein flüchtiges Dotierungsmittel gegeben wird«9ο method according to claim 8 "characterized in that in the Crucible except for one of the two components cadmium or tellurium volatile dopant is given " 10.. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9„ dadurch gekennzeichnet,, daß die Konzentration des einen der Bestandteile des Gases oberhalb des Schmelzbades durch Messung der Atomabsorption des Lieh« tes geregelt wird9 indem die Messung zur Steuerung einer Regelvor-"10 .. A method according to claim 7 "characterized ,, that the concentration of one of the constituents is controlled of the gas above the molten bath by measuring the atomic absorption of Lieh" tes 9 by measuring for controlling a Regelvor- "to 9 409848/1008409848/1008 richtung bekannten Typs benutzt wird, welche auf die Temperatur T2 in dem Sinne wirkt, daß die Konzentration des betrachteten Stoffs im Gas bei dem festgelegten ¥ert gehalten wird.Direction known type is used, which acts on the temperature T 2 in the sense that the concentration of the substance in question in the gas is kept at the specified ¥ ert. 11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Tiegel gegebene Stoff in einem wenig flüchtigen amphotären LÖ-. simgsmittel gelöst wird, wobei die Temperatur T2 des Tiegels während der Kristallisation gleich der dei? Schmelze gehalten wird.11. The method according to claim 7, characterized in that the substance added to the crucible in a little volatile amphoteric LÖ-. Simgsmittel is dissolved, the temperature T 2 of the crucible during crystallization equal to the dei? Melt is held. 12. Verfahren nach Anspruch i1, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Tiegel gegebene Stoff ausgewählt ist «us der Gruppe der binä~ : ren Legierungen von Cadmium mit Zinn, Indium* Gallium, Zink, den binären Legierungen von Tellur mit Zinn, Indium, Gallium und Zink, . und den Cadmiumhalogeniden.12. The method of claim I1, characterized in that said given in the crucible material is selected "us the group of binä ~: ren alloys of cadmium tin, indium * gallium, zinc, the binary alloys of tellurium with tin, indium, Gallium and zinc,. and the cadmium halides. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnete daß der dritte Arbeitsgang (Kristallisation) durch SeIa-* tiwerschiebung des Gefäßes gegenüber den Temperaturgradienten des Ofens vorgenommen wird, wobei das Gefäß durch an sich bekannte Vorrichtungen gedreht und in Schwingungen versetzt wird.13. The method according to any one of claims 5 to 12, characterized that the third step (crystallization) by SeIa- * tiwerschrift the vessel against the temperature gradient of the furnace is carried out, the vessel by means of known devices is rotated and made to vibrate. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem zweiten Arbeitsgang (Kristallisation bei hoher Temperatur) der Kristall gelöst und der dritte Arbeitsgang (ümkristallisation zum Einkristall) bei tiefer Temperatur in .der Nähe des Schmelzpunktes des reinen Tellurs durchgeführt wird, indem man den beim zweiten Arbeitsgang erhaltenen Barren nach Reinigung zusammen mit einem sehr großen Überschuß an Tellur in ein Gefäß gibt, wobei die Konzentrationen so gewählt sind, daß die Legierung bei 9000C schmilzt.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that after the second operation (crystallization at high temperature) the crystal is dissolved and the third operation (recrystallization to single crystal) is carried out at low temperature in the vicinity of the melting point of the pure tellurium is by placing the ingot obtained in the second operation, after purification along with a very large excess of tellurium in a vessel, wherein the concentrations are selected such that the alloy is at 900 0 C melts. 409848/1008409848/1008 Τ5· Verfahren nach Anspruch 14» dadurch gakennzeichnet» daß man das Dotierungsmittel in die Charge eines Gefäßes mit Graphitinnenschicht gibt und das Gefäß unter Ultravakuum möglichst nahe am Inhalt verschließt. Τ5 · The method according to claim 14 »characterized in that» the Add dopant to the batch of a vessel with a graphite inner layer and close the vessel as close as possible to the contents under ultra-vacuum. 16. Verfahren nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Arbeitsgang (ümkristallisation) zur Erzeugung von Einkristallen bei tiefer Temperatur in einem verschlossenen (versiegelten) Quarzgefäß mit Graphitinnenschicht durchgeführt wird und der Partial« druck des einen Bestandteils durch Regelung der Temperatur T2 eines Teils des Gefäßes eingestellt wird, wo sich ein Tiegel befindet, der mindestens das Dotierungsmittel enthält» dessen Partial-= druck konstant gehalten werden soll.16. The method according to claim 14 »characterized in that the third operation (umcrystallization) for the production of single crystals at low temperature in a closed (sealed) quartz vessel with a graphite inner layer is carried out and the partial« pressure of one component is carried out by regulating the temperature T 2 of a Part of the vessel is set where a crucible is located which contains at least the dopant »whose partial pressure is to be kept constant. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet„ daß die Konzentration des Gases an Dotierungsmittel oberhalb des Schmelzbades durch Messen der Atomabsorption des Lichtes geregelt wird, indem man das Ergebnis der Messungen in an sich bekannter VJeise zur Steuerung der Temperatur T2 wirken läßt» so daß die so gesteuerte Temperatur T2 die Konzentrationen des Dotierungsmittels im Gas auf dem festgelegten Wert hält.17. The method according to claim 16, characterized in "that the concentration of the gas in dopant above the molten bath is regulated by measuring the atomic absorption of the light by allowing the result of the measurements to act in a manner known per se to control the temperature T 2 " that the temperature T 2 controlled in this way keeps the concentrations of the dopant in the gas at the specified value. 18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotierungsmittel- im Tiegel in einem wenig flüchtigen ampho.tären Lösungsmittel gelöst ist und die Temperafar T2 des Tiegels während der Kristallisation gleich der Temperatur des Schmelzbades gehalt ten wird.18. The method according to claim 16, characterized in that the dopant is dissolved in the crucible in a low volatile ampho.tären solvent and the Temperafar T 2 of the crucible during crystallization is kept equal to the temperature of the molten bath. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18„ dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Arbeitsgang (Ümkristallisation) in einem Tellur-Lösungsmittel durch Relatiwerschiebung des Gefäßes zum Tem-19. The method according to any one of claims 14 to 18 “characterized in that the third operation (Umkristallisation) in one Tellurium solvent by moving the vessel relative to the temperature 409848/100 8409848/100 8 peraturgradienten des Ofens unter Drehen und Vibrieren, des Gefäßesmittels an sich bekannter Vorrichtungen durchgeführt wird.temperature gradient of the furnace while rotating and vibrating, the vessel means known devices is carried out. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 139 dadurch gekennzeichnet t daß nach dem zweiten Arbeitsgang (Hochtemperaturkristallisation} der gebildete Kristall gelöst und bei einer tiefen Temperatur in der Nähe des Schmelzpunktes des reinen Tellurs ein Einkristall erzeugt wird, indem man eine Zone von dotiertem flüssigem Tellur durch den Ausgangskristall verschiebt und dabei so verfährt, daß, wenn die Lösiichkeitsgrenze des Dotierungsmittels im Tellurlösungsmittel nicht überschritten wird, ein Ausgangskristall gewählt wirdff der im Verlauf des zweiten Arbeitsganges (Hochtemperaturkristallisation) mit dem gleichen Dotierungsraittel dotiert wurde, um die Konzentration an Dotierungsmittel in der Lösungsmittelzone im Maß von deren Voranschreiten konstant zu halten, undwenn die Lösiichkeitsgrenze des Dotierungsmittels in der Lösungsmittelzone überschritten wird, die Konzentration an Dotierungsmittel konstant bleibt, ohne daß ein Kristall verwendet werden muß, der bei der Hochtemperaturkristallisation dotiert wurde, und ein nicht dotierter Kristall gewählt wird.20. The method according to one of claims 1 to 13 9, characterized t that (after the second operation, high-temperature crystallization} of the formed crystal dissolved, and a single crystal is generated at a low temperature near the melting point of pure tellurium by doped a zone of shifts liquid tellurium through the exit crystal and thereby so moves that when the Lösiichkeitsgrenze of the dopant is not exceeded in Tellurlösungsmittel, an output crystal is chosen was doped ff of the course of the second working passage (high-temperature crystallization) of the same Dotierungsraittel to the concentration of dopant to keep constant in the solvent zone as it progresses, and " if the solubility limit of the dopant in the solvent zone is exceeded, the concentration of dopant remains constant without a crystal having to be used, which at the high temperature primary crystallization was doped, and a non-doped crystal is selected. 21. Verfahren nach Anspruch 2O9 dadurch gekennzeichnete daß die Einkristallzüchtung in einem Quarzgefäß mit Graphitinnenbeschichtung21. The method according to claim 2O 9, characterized in that the single crystal growth in a quartz vessel with a graphite inner coating unter Ultravakuum bei einer Temperatur, die im Gefäß mit hohen Tentperaturgradienten in der Größenordnung von 180°c/cm zwischen 500 und 9000C verändert wird, durchgeführt wird.under ultra-vacuum at a temperature that is changed in the vessel with high temperature gradients in the order of 180 ° c / cm between 500 and 900 0 C, is carried out. 22 ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der drei Arbeitsgänge unter einer Inertgasatmosphäre durchgeführt wird.22 ο Method according to one of Claims 1 to 21, characterized in that that at least one of the three operations is carried out under an inert gas atmosphere. 409848/1008409848/1008 23. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einan der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch23. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 22, characterized by a) Vorrichtungen zum Reinigen des Cadmiums und Tellurs durch das Zonenschmelzverfahren; a) Devices for cleaning the cadmium and tellurium by the zone melting process; b) Vorrichtungen zum Filtrieren des Cadmiums und Tellurs unter Wassers toffatmosphäre;b) Devices for filtering the cadmium and tellurium under water toffatmosphäre; c) Gefäße, in denen das Gemisch von Cadmium und Tellur der Synthese und einer ersten Kristallisation unterworfen wird;c) Vessels in which the mixture of cadmium and tellurium of synthesis and is subjected to a first crystallization; d) einen Kippofen zur Durchführung der Synthese in waagerechter Stellund und zur Abkühlung in senkrechter Stellung;d) a tilting furnace to carry out the synthesis in a horizontal position and for cooling in a vertical position; e) öfen zur Durchführung von Kristallisationen bei hoher Temperatur und tiefer Temperatur;e) ovens for carrying out crystallizations at high temperature and low temperature; f) Gefäße» welche Tiegel enthalten, in welche die Bestandteile gegeben werden» deren Dampfpartialdruck konstant gehalten werden soll; f) vessels »which contain crucibles into which the constituents are placed» whose vapor partial pressure is to be kept constant; g) Vorrichtungen zur Messung der atomaren Lichtabsorption in der Gasphase oberhalb der Schmelzeg) Devices for measuring atomic light absorption in the gas phase above the melt h) Vorrichtungen zur Steuerung der Temperatur T2 entsprechend der in der Gasphase gemessenen Konzentration des betrachteten Bestandteils; h) devices for controlling the temperature T 2 according to the concentration of the constituent under consideration measured in the gas phase; i) Voüichtungen zur Durchführung der Einkristallherstellung durch Verschiebung einer Lösungsmittelzone, enthaltend;i) Provisions for carrying out the production of single crystals Displacement of a solvent zone containing; 11) einen Ofen mit einem Heizring, der das Gefäß, in dem die Kristallisation erfolgt, nur über einen kleinen Teil seiner Höhe erhitzt;11) an oven with a heating ring, which is the vessel in which the crystallization takes place, heated only over a small part of its height; 12) mechanische Vorrichtungen, welche das Gefäß senkrecht und in dauernder Drehung um eine senkrechte Achse halten.12) mechanical devices that keep the vessel perpendicular and in keep rotating around a vertical axis. 24. Vorrichtung nach Anspruch 23 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung Ofen-Gefäß schräggestellt und das Gefäß in dauernder Drehung gehalten ist9 um den Kontakt Flüssigkeit-Barren aufrecht zu erhalten und den Gasraum auf eine einzige Seite zwischen der Flüssigkeit s der Gefäßwand und dem Barren zu bringen»24. The device according to claim 23 8, characterized in that the furnace-vessel arrangement is inclined and the vessel is kept in constant rotation 9 to maintain the contact liquid-ingot and the gas space on a single side between the liquid s of the vessel wall and the To bring ingots » 409848/1008409848/1008 LeerseiteBlank page
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2593196B1 (en) * 1986-01-21 1988-04-15 Telecommunications Sa PROCESS FOR THE PREPARATION OF A CRYSTAL INGOT OF HG1-XO CDXO TE
EP0261647A3 (en) * 1986-09-26 1989-08-16 Nippon Mining Company Limited High resistivity cdte crystal and process for producing the same
FR2629476B1 (en) * 1988-04-01 1990-11-30 Telecommunications Sa PROCESS FOR THE PREPARATION OF A CRYSTAL INGOT FROM HGCDTE
FR2703696B1 (en) * 1993-04-08 1995-06-09 Eurorad 2 6 Sarl PROCESS FOR OBTAINING A DOPED CRYSTALLINE MATERIAL BASED ON TELLURE AND CADMIUM AND A DETECTOR COMPRISING SUCH A MATERIAL.
CN109594124A (en) * 2018-12-29 2019-04-09 珠海鼎泰芯源晶体有限公司 The heating device and grower of crystal growth

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3494730A (en) * 1966-03-26 1970-02-10 Matsushita Electronics Corp Process for producing cadmium telluride crystal

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3494730A (en) * 1966-03-26 1970-02-10 Matsushita Electronics Corp Process for producing cadmium telluride crystal

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
II-VI Semiconducting Compounds, 1967, Intern.Conf., 1967, S. 389-401 *
J.Electrochem.Soc. Solid State Science, Nov. 1971, S. 1790-1797 *
Wilke, K.Th.: Methoden der Kristallzüchtung, 1963, S. 359 *

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