DE2430379B2 - Photoelektronenemissionshalbleitervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Photoelektronenemissionshalbleitervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie aus der Zeitschrift »Applied Physics Letters«, Bd. 19, Nr. 10, 15. November 1971, Seiten 383 bis 385, bekannt ist.

Bei der bekannten Photoelektronenemissionshalbleitervorrichtung erfolgt die Photoelektronenerzeugung und die Elektronenemission in verschiedenen Halbleiterschichten, da auf Lichtstrahlung, insbesondere Infrarotstrahlung, reagierende Halbleitermaterialien zur Elektronenemission wenig oder überhaupt nicht geeignet sind. Hierzu ist die bekannte Vorrichtung mit Elektroden versehen, um zwischen photoelektrischer und elektronenemittierender Schicht ein Potential zu erzeugen, das eine wirkungsvolle Injektion der in der photoelektrischen Schicht erzeugten Elektronen in die elektronenemittierende Schicht bewirkt Sowohl die photoelektrische als auch die elektronenemittierende Schicht bestehen aus p-leitendem Halbleitermaterial. Um jedoch einen zu großen Löcherstrom von der elektronenemittierenden zu der photoelektrischen Halbletterschicht zu vermeiden, der zu einer erhöhten Rekombination der als Minoritätsträger transportierten Photoelektronen und damit zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades zwischen Elektronenemission und Photoelektronenerzeugung führen würde, ist zwischen der photoelektrischen Ge-Schicht und der elektronenemittierenden GaAs-Schicht eine Zwischenschicht aus ZnSe eingefügt, die einen großen Bandabstand aufweist und damit einem starken l.öcherstrom von der elektronenemittiercnden zur pin !(!elektrischen Schicht

entgegenwirkt

Obwohl die Gitterkonstanten von Germanium und Zinkselenid gut zueinander passen, treten dennoch am Obergang zwischen diesen beiden Halbleiterschichten die Minoritätsträgerinjektion stark behindernde Korngrenzen auf, da diese beiden Halbleiterwerkstoffe in einem weiten Konzentrationsbereich miteinander nicht legieren. Außerdem ist Zinkselenid ein Pirektübergangshalbleitermaterial, das eine relativ große Rekom- binationswahrscheinlichkeit für Minoritätsladungsträger besitzt, so daß die aus der photoelektrischen Germaniumschicht in Richtung elektronenemittierender Galliumarsenidschicht injizierten Elektronen zu einem erheblichen Teil durch Rekombination verloren gehen. Hinzu kommt, daß auch Galliumarsenid ein Direktübergangshalbleitermateriai ist und damit ebenfalls eine relativ große Rekombinationswahrscheinlichkeit für Minoritätsladungsträger aufweist Dies hat jedoch eine kleine Elektronendiffusionslänge zur Folge, so daß die elektronenemittierende Galliumarsenidschicht extrem dünn gemacht werden muß, um eine Elektronenemission mit zufriedenstellendem Wirkungsgrad zu erzielen. Da die einzelnen Halbleiterschichten sehr dünn sind, was aus den eben genannten Gründen besonders für die elektronenemittierende Galliumarsenidschicht gilt, werden bei praktischen Anwendungen, beispielsweise als Infrarotdetektoren, Elektroden vielfach nicht an den Seitenflächen der Halbleiterschichten, sondern auf der Unter- und Oberseite der Halbleitervorrichtung angebracht Um hierdurch die Arbeitsweise der Halbleitervorrichtung möglichst wenig zu beeinflussen, befinden sich diese Elektroden üblicherweise nur auf einer schmalen Umfangszone der Unter- und Oberseite der Halbleitervorrichtung. Infolge der zwangläufig dünnen Ausbildung der elektronenemittierenden Schicht ergibt sich ein relativ hoher innerer Widerstand dieser Schicht parallel zur Oberfläche. Zur Erzielung einer bestimmten Elektroneninjektionsstärkc muß Jäher an die Elektro den nicht nur eine höhere Spannung angelegt werden, sondern es tritt auch infolge des hohen inneren Widerstandes eine relativ starke Erwärmung auf, die wiederum die erreichbare Injektionsstärke auf einen relativ geringen Wert begrenzt

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, bei einer Photoelektronenemissionshalbleitervorrichtung der eingangs erwähnten Art einen höheren Wirkungsgrad zwischen Elektronenemission und Photoelektronenerzeugung sowie einen niedrigeren Innen- widerstand in der elektronenemittierenden Schicht senkrecht zur Elektronenemissionsrichtung zu erzielen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst

5$ Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Photoelektronenemissionshalbleitervorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung bestehen die photoelektrische und die elektronenemit tierende Schicht aus Halbleitermaterialien, die in weitem Konzentrationsbereich eine homogene, feste Lösung miteinander bilden, so daß Korngrenzenstörstellen, die zu einer erhöhten Rekombination von Minoritätsladungsträgern führen, vermieden werden.

*■> Ferner können in vorteilhafter Weise die Mischkristalle, die gegenseitig eine feste Lösung eingehen, hinsichtlich ihrer Kristallstrukturen und Gitterkonstanten einander angepaßt werden, wodurch sich der Elektronenemis-

sionsgrad verbessert

Infolge der Verwendung eines Indirektübergangshalbleitermaterials für die elektronenemittierende Halbleiterschicht können infolge der damit erreichten, wesentlich geringeren Rekombinationsrate und wesentlieh größeren Elektronendiffusionslänge bei gleicher Schichtdicke wie bei den herkömmlich verwendeten Direktübergangshalbleitermaterialien wesentlich mehr Elektronen emittiert werden, wodurch sich eine Erhöhung des vorher definierten Wirkungsgrades ergibt Ferner kann die elektronenemittierende Schicht aufgrund ihrer größeren Elektronendiffusionslänge wesentlich dicker gewählt werden im Vergleich zu dem eingang erörterten Stand der Technik, wodurch sich der Innenwiderstand dieser Schicht parallel zur Oberfläche wesentlich verringert

Als Mischkristalle können Kombinationen aus GaSb und AISb und als Dotierstoffe Zn, Cd, Te, Si, Ge und Sn gewählt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Photoelektronenemissionshalbleitervorrichtung mit zwei Halbleiterschichten,

Fig.2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Photoelektronenemissionshalbleitervorrichtung mit zwei Halbleiterschichten und einer dazwischenliegenden Schicht,

Fig.3 ein Ausführungsbeispiel ähnlich wie das in Fig.2, wobei die Zwischenschicht aus einem anderen Material besteht,

Fig.4 eine Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen Energiebandabstand und Kristallzusammensetzung und

F i g. 5 bis 7 verschiedene Schichtenanordnungen für 3^r> die Photoelektronenemissionshalbleitervorrichtung.

Das in F i g. I dargestellte Ausführungsbeispiel weist eine erste Halbleiterschicht 1 und und eine zweite Halbleiterschicht 2 auf, zwischen denen ein HeteroÜbergang 12 ausgebildet ist Die erste Schicht 1 besteht aus p-Ieitendem Direktübergangshalbleitermaterial mit vergleichsweise kleinem Energieabstand, während die zweite Schicht 2 aus einem p-leitenden Indirektübergangshalbleitermaterial besteht Die Schichten 1 und 2 mit dem Übergang 12 sind in einem Kristall 20 ausgebildet, der in einem Hochvakuumgefäß 7 angeordnet sein kann. Die Oberfläche 4 der zweiten Schicht 2 wird nach entsprechender Reinigung mit Caesium oder einem Caesium-Sauerstoff-Gemisch aktiviert, damit die Elektronenaffinität der Oberfläche 4 zu Null oder so negativ wird. Direkt gegenüber der Oberfläche 4 ist innerhalb des Gefäßes 7 eine Anode 5 angeordnet Ferner sind an der ersten und zweiten Schicht 1 und 2 je ein ohmscher Kontakt oder Elektroden 51 und 52 vorgesehen, die mit einer Gleichspannungsquelle 61 verbunden sind, um eine geeignete Vorspannung an die beiden Schichten 1,2 anzulegen. Des weiteren ist auch die Anode 5 mit einer Gleichspanniingsquelle 63 verbunden und liegt auf geeignetem positivem Potential. Wenn die Photoenergie des auf die erste Schicht 1 einfallenden Lichtes (durch Pfeile 9 angedeutet) größer als der Bandabstand der Schicht 1 ist, werden dort Photoelektronen erzeugt.

Die in der Schicht 1 erzeugten Photoelektronen passieren unter Einwirkung des von der Spanntingsquel Ie 61 erzeugten elektrischen Feldes den Übergang 12, von wo sie über die oberfläche 4 in das umgebende Vakuum emittiert und auf der gegenüberliegenden Anode 5 gesammelt werden. Es fließt auf diese Weise ein Photoelektronenstrom i_P zwischen Anode 5 und Spannungsquelle 63. Es muß weitgehend verhindert werden, daß die in die zweite Schicht 2 injizierten Elektronen durch Rekombination verlorengehen. Aus diesem Grund wird für die Schicht 2 ein Indirektübergangshalbleitermaterial verwendet Es ist ferner günstig, wenn die Dicke der zweiten Schicht 2 gleich oder kleiner als die Diffusionslänge der Elektronen ist

Das in F i g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel verbraucht den Diodenstrom id, der von der Spannungsquelle 61 zum Übergang 12 fließt Er ist bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel kleiner, weil dort weniger injizierte Elektronen rekombinieren. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist eine Schicht 1 wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 und eine zweite p-Ieitende Schicht 22 vorgesehen, deren Energiebandabstand größer als 1 eV ist, zwischen denen eine Zwischenschicht 21 aus einem eigenleitenden Halbleitermaterial angeordnet is:, dessen Energieabstand größer als der Energiebandabsland der zweiten Schicht 22 ist Infolgedessen besteht für die Löcher, die von der zweiten Schicht 22 in die Zwischenschicht 21 injiziert werden, eine Schwelle, weiche den Löcherstrom verkleinert Der Diodenstrom id wird damit geringer. An der Zwischenschicht 21 ist eine ohmsche Kontaktelektrode 53 angebracht die mit einer Gleichspannungsquelle 62 verbunden ist, welche zwischen den Gleichspannungsquellen 61' und 63 für die Elektrode 51 und die Anode 5 angeordnet ist Es ist jedoch auch möglich, auf die Elektrode 53 zu verzichten. Der in der Zwischenschicht 22 auftretende Elektronenrekombinationsverlust wird vermindert, wenn die Zwischenschicht 21 aus einem Indirektübergangslialbleiter hergestellt wird. Die Elektronen werden noch stärker beschleunigt wenn in mindestens einer der verschiedenen Schichten 1, 21, 22 ein Dotierstoffkonzentrationsgefälle vorhanden ist

Das in der Fig.3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nuch Fig.2, mit der Ausnahme, daß die dort mit 21 bezeichnete Zwischenschicht aus einem n-leitenden Halbleitermaterial besteht Beim Anlegen piner Sperrspannung mit der Spannungsquelle Sl' entsteht an dem Übergang zwischen der ersten Schicht 1 und der Zwischenschicht 21 eine Verarmungszone. Folglich werden die speziell in der Verarmungszone der ersten Schicht 1 erzeugten Photoelektronen von dem relativ starken elektrischen Feld der Verarmungszone beschleunigt mit gutem Wirkungsgrad in die Zwischenschicht 21 injiziert und mit Hilfe des von der Spannungsquelle 62 erzeugten elektrischen Feldes zur zwr !tön Schicht 22 weitertransportiert

Für die Schichten der Halbleitervorrichtung werden Mischungen aus GaSb und AlSb verwendet Beide Verbindungen besitzen die Zinkblende-Kristallstruktur, wobei die Gitterkonstanten 0,60954 nm für GaSb und 0,61355 nm for AlSb betragen. Daher lassen sicn Mischkristalle aus ihnen in jedem gewünschten Mischungsverhältnis herstellen, wobei GaSb ein Direktübergangshalbleiter und AlSb ein Indirektübergangshalbleiter ist.

Die Fig.4 zeigt die gegenseitige Abhängigkeit des Bandabstandes bei 300 K und der Zusammensetzung y einer Kristallmischung aus GaSb und AISb gemäß der Formel AI^Gai-^Sb mit y gleich einer positiven Zahl kleiner als 1. Dabei beträgt der Indirektübergangs-Bandabstand Egify,/ von GaSb etwa 1 eV und der von

AISb 1,62 eV. Ferner beträgt der Direktübergangs-Bandabstand Egd(y) für GaSb 0,7 eV und für AISb 2,218 eV. Der Mischkristallübergangstyp wird durch den Schnittpunkt der Kennlinien für Eg\(y) und Egd(y) bestimmt. Bezeichnet man die Zusammensetzung im Kennlinienschnittpunkt c mit y_a wobei eine Zusammensetzung y kleiner als jv einem DirektUbergangshalbleiter und eine Zusammensetzung y größer als y_c einen Indirektübergangshalbleiter bedeutet, so ergeben sich aus der F i g. 4 Übergangsart und Energiebandabstand. Entsprechend den vorstehenden Erläuterungen muß die zweite Schicht 2 eine Zusammensetzung y größer alsy,-aufweisen, so daß der Energiebandabstand der Schicht 2 zwischen 1,25 und 1,62 eV gewählt wird. Die erste Schicht besteht aus GaSb. Für Kristallmischungen der Schicht 21 wird der Index χ anstelle von y verwendet.

Da der Energiebandabstand der ersten Schicht 1, in der die Photoelektronen erzeugt werden, die Schwell-••vcriwcücrilängc festlegt

der Energiebandabstand klein gemacht wird. Wenn die erste Schicht 1 aus GaSb besteht, beträgt die Schwellwertwellenlänge etwa 1,8 Mikrometer.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird eine Halbleitervorrichtung mit GaSb als erster Schicht 1 hergestellt. Zunächst wird ein p-leitender GaSb-Einkristall mechanisch plangeschliffen und die beschädigte Schicht durch Ätzen entfernt. Dann wird der Kristall gewaschen, getrocknet, in eine mit verschiedenen Dampfphasen arbeitenden Kristallziehvorrichtung gegeben und darauf eine AlyGai _,Sb-Schicht gezüchtet, welche die Schicht 2 bildet. Es ist dabei schwierig, die aus GaSb bestehende Schicht 1 mit der gewünschten geringen Stärke herzustellen. Für Anwendungen der Halbleitervorrichtung zu Transmissionszwecken werden auf einem AISb-Einkristallsubstrat zuerst eine Schicht aus AI^Gai-^Sb mit y größer als y_c und anschließend eine Schicht aus GaSb gezüchtet, wobei sich der Züchtkristall in einem Schiffchen befindet, um ein epitaktisches Wachstum in flüssiger Phase zu erzielen. Anschließend wird das AlSb-Substrat von den übrigen Teilen entfernt, was ohne weiteres möglich ist, da es sich mit hoher Geschwindigkeit abätzen läßt. Bei der so hergestellten Halbleitervorrichtung stellt GaSb die Schicht 1 und ALGa, -,Sb die Schicht 2 dar. Für Anwendungen der Halbleitervorrichtung zu Reflexionszwecken wird dagegen eine Schicht aus A^Gai -,Sb mit ygrößer als jvauf einem GaSb-Substrat gezüchtet.

Der in der vorstehend erwähnten Weise hergestellte Kristall 20 wird in die gewünschte Form gebracht und die Elektroden 51 und 52 z. B. durch Aufdampfen von Metall angebracht. Anschließend kann der Kristall 20 in ein Vakuumgefäß 7 eingebracht werden.

Da es für eine Photoelektronenemissionshalbleitervorrichtung besonders wichtig ist, den Dunkelstrom so klein wie möglich zu halten, muß eine thermische Erzeugung der Elektronen verhindert werden. Zu diesem Zweck muß das Ferminiveau des Halbleitermaterials für die erste Schicht möglichst nahe am Valenzband liegen. Es ist daher zweckmäßig, die Konzentration der p-leitenden Dotierstoffe so hoch wie möglich zu wählen, wobei es ausreicht, wenn sie größer als 10¹⁷ Atome/cm³ ist Man kann jedoch, wie etwa im Falle des in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiels, in dem an die Verarmungszone der ersten Schicht angrenzenden Abschnitt der Halbleitervorrichtung eine niedrige Dotierstoffkonzentration vorsehen. Dies bedeutet, daß die Dotierstoffkonzentration so gewählt wird, daß sich eine entsprechend dicke Verarmungszone zur ersten Schicht hin erstreckt. Zum Beispiel kann die Zone durch eine eigenleitende Halbleiterschicht gebildet werden.

Bei der Struktur der Halbleitervorrichtung ist ferner

-, darauf zu achten, daß der Dunkelstrom niedriger und dadurch die photoelektrische Empfindlichkeit größer wird. Das in den Fig5A bis 5D abgebildete Ausführungsbeispiel liefert Ergebnisse in dieser Richtung. In der F i g. 5A ist eine etwa 10 Mikrometer dicke,

ίο η-leitende GaSb-Schicht 31 dargestellt, die epitaktisch auf einer als Träger dienenden p-leitenden GaSb-Schicht 1 mit einer Dotierstoffkonzentration von etwa 10" bis 10¹⁹ Atome/cm^J gezüchtet wurde. Die Schicht 1 ist beispielsweise 100 Mikrometer dick und besitzt eine

ii geeignete Oberflächenorientierung, beispielsweise eine (111), (100)- oder (llO)-Orientierung. Die Dotierstoffkonzentration der η-leitenden Schicht 31 beträgt etwa 10¹⁶bis 10" Atome/cm^J.

6f

2(i Maske 36, z. B. eine synthetische Harzschicht oder ein Photolack, auf die gezüchtete Schicht 31 aufgebracht und ein Teil dieser Schicht entfernt. Alsdann wird die Maske 36 wieder entfernt und auf dem so entstandenen Zwischenprodukt eine AI.Gai ,Sb-Schicht 21 mit

>5 einem großen Energiebandabstand und einer niedrigen Dotierstoffkonzentration (zwecks Bildung einer Löcherschwelle) sowie eine p-leitende Ali _ ,Ga₁Sb-Schick 22 mit einem geringen Energiebandabstand gezüchtet (Fig. 5C). Dabei ist χ bzw. y jeweils gleich

jo einer positiven Zahl kleiner als 1. Die Dicke der Schicht 21 sollte zweckrnäßigerweise ip der Größenordnung von etwa 50 nm bis 10 Mikrometer liegen, damit ein Löchertransport aus der Schicht 22 in die Schicht 21 durch einen Tunnelmechanismus verhindert wird.

π Ferner muß die Dicke der Schicht 22 geringer als die Diffusionslänge der injizierten Elektronen sein.

Die fertige Halbleitervorrichtung mit angefügten ohmschen Kontaktelektroden 51 und 52 sowie einer mittels Caesium oder einer Caesium-Sauerstoff-Kombination in einem Hochvakuumgefäß gebildeten Oberfläche 4 ist in Fig. 5D dargestellt. Die Schicht 31 ist n-Ieitend, während die Schicht 1 p-leitend ist, so daß an ihrem Rand eine Verarmungszone entsteht, die als Isolationsschicht wirkt und den Elektronenemissionsbe-

4ϊ reich einschränkt. Außerdem trägt die Verarmungszone dazu bei, den durch die Vorspannung entstehenden Strom zu vermindern. Die zu den ohmschen Kontakten 52 gelangten Photoelektronen gehen zwar durch Rekombination verloren, doch kann dieser Verlust

so vernachlässigt werden, da bei der in Fig. 5A bis 5D dargestellten Halbleitervorrichtung die Elektrc Je 52 mehr als eine Diffusionslänge für Elektronen von der Elektroneninjektionszone der zweiten Schicht entfernt ist

In F i g. 6A bis 6D ist ein für Transmissionszwecke geeignetes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem auf einem Träger 35 aus p-leitendem AlyGai_jSb mit y gleich einer positiven Zahl kleiner als 1 und von hoher Dotierstoffkonzentration mehrere Schichten nacheinander epitaktisch aufgebracht wurden, und zwar die Schicht 34, die η-leitende GaSb-Schicht 33, die Al₁GaI -,Sb-Schicht 21 mit einer niedrigen Dotierstoffkonzentration und einem großen Energiebandabstand und die p-leitende AlyGai _jSb-Schicht 22 mit einem geringeren Energiebandabstand und einer hohen Dorierstoifkonzentration (Fig.6A). Nach erfolgter Epitaxie wird der Träger 35 beispielsweise mechanisch bis zu der in der F i g. 6A unterbrochen dargestellten

Linie abgeschliffen. Ein anderer Teil, der in Fig. 6B durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, wird z. B. mit Hilfe eines Sandstrahlgebläses herausgetrennt und auf diese Weise eir. Loch gebildet, das bis zur Schicht 34 reicht.

In F i g. 6 wird das Herstellungsstadium gezeigt, nach dem ein bestimmter Teil der Schicht 34 selektiv entfernt wur'i". Hierbei wurde ausgenützt, daß die GaSb- und die Al,Ga,.. ,Sb-Schicht verschieden schnell geätzt werden können. Anschließend wurde in dem in Fig.6D nahe der GaSb-Schicht 33 schraffiert angedeuteten Teil die erste Schicht durch Eindiffundieren eines pleitenden Dotierstoffes, wie z. B. Zink, unter Verwendung einer Maske aus beispielsweise Siliciumoxid- oder Aluminiuinoxidschicht gebildet. Alsdann wurden Elektroden 51 und 52 angebracht und in der bereits beschriebenen Weise das Hochvakuumgefäß evakuiert und die Vorrichtung aktiviert.

Die vorstehend erläuterte Halbleitervorrichtung iei in der Lage, sowohl auf Lichtstrahlen gemäß Pfeil 8 als auch auf Lichtstrahlen gemäß Pfeil 9 anzusprechen und wird so hergestellt, daß die Dotierstoffkonzentration an der rückwärtigen Oberfläche am höchsten ist. Hierdurch wird ein elektrisches Driftfeld erzeugt, das die in der Schicht 1 erzeugten Photoelektronen in Richtung auf die Emissionsoberfläche 4 beschleunigt. Dort befinden sich besonders viele Elektronen, die auf der rückwärtigen Oberfläche der Schicht 1 erzeugt werden, so daß in diesem Bereich eine gewisse Rekombination auftritt. Da sich aber die erzeugten Elektronen infolge des «lektrischen Driftfeldes direkt auf den Übergang zubewegen, tritt nur ein geringer Verlust auf. Des weiteren ist infolge des n-Leitungstyps der Schicht 33 zwischen dieser Schicht und der Schicht 1 eine Verarmungszone vorhanden. Es ergibt sich dann eine Wirkung wie im Fall der Schicht 31 des in Fig.5A bis 5D dargestellten Ausführungsbeispiels, die sich noch verstärken läßt, wenn eine Sperrspannung in entsprechender Größe zwischen den Schichten 33 und 1 angelegt wird. Da der Energiebandabstand der Schicht 34 größer als der Energiebandabstand der Zone 1 ist, können die in der Schicht 1 erzeugten Elektronen am Eindiffundieren in die Schicht 34 gehindert werden. Das GiiSb-Material der Schicht 35 erniedrigt den ohmschen Kontaktwiderstand in zweckmäßiger Weise.

In den F i g. 7A bis 7D ist ein ebenfalls für Transmissionszwecke geeignetes Ausführungsbeispiel mit einem transparenten Träger 32 dargestellt. Als Iragermaterial kommen Materialien wie Saphir, Korund. Quarz, transparentes Aluminiumoxid sowie Halbleiterkristalle mit einem großen Energiebandabstand, wie z. B. ZnSe, SnS, SeC, ZnTe, GaP und AIP, in Betracht. Die Verbindung ZnTe besitzt dieselbe Kristallstruktur wie GaSb und eine Gitterkonstante nahe dem Wen der Gitterkonstante von GaSb. Daher ist das GaSb-ZnTe-System besonders günstig.

Wie die F i g. 7A zeigt, wurden auf dem z. B. aus ZnTe bestehenden Träger 32 eine ρ leitende GaSb-Schicht 1 sowie eine hochohmige AI₁Ga, ,Sb-Schicht 21 von jeweils geeigneter Stärke gezüchtet. Anschließend wurde ein in F i g. 7B dargestellter Teil der in Fig. 7A ab"ebi!de'.er: Schicht 2! uriier Vcr.vcr.dung einer Maske weggeätzt und eine Isolationsschicht 30 aus S1O2 oder AI₂O₁ aufgebracht (Fig. 7C). Danach wurden eine Schicht 22 aus einer pleitenden Al.Gai ,Sb-Schicht mit einem gegenüber der Schicht 21 kleineren Energiebandabstand und einer hohen Dotierstoffkonzentration durch Epitaxie aufgebracht sowie Elektroden 51 und 52 vorgesehen und die aktive Oberfläche 4 gebildet (Fig. 7D). Da der Energiebandabstand von ZnTe 2,26 eV beträgt, ist der Träger 32 für Photonen durchlässig, deren Energie unter dem Wert des erwähnten Energiebandabstandes liegt.

Da die Lichtstärke des auf die Oberfläche der ersten Schicht des Photoelektronenemissionshalbleitervorrichtung im Transmissionsbetrieb einfallenden Lichtes am größten ist, tritt in diesem Bereich eine gewisse Rekombination auf. da die Oberflächen-Rekombinationsgeschwindigkeit, die sich jedoch durch geeignete Oberflächenbehandlung reduzieren läßt, größer als die Volumenrekombinationsgeschwindigkeit ist. Man kann auch zur Verringerung der Rekombination an der 1 Oberfläche den Energiebandabstand vergrößern und, um die Empfindlichkeit zu verbessern, eine nichtrefiektierende Schicht vorsehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Photoelektronenemissionshalbleitervorrichtung mit einer Halbleiterschichtfolge aus einer photoelektrisch wirksamen ersten Schicht und einer p-leitenden zweiten Schicht mit einer Elektronen emittierenden Oberfläche auf der der ersten Schicht entgegengesetzten Seite, und mit einer Einrichtung zum Anlegen einer Vorspannung zwischen der ersten und der zweiten Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (1) aus dem Direktübergangshalbleitermaterial GaSb besteht und die zweite Schicht (2, 22) aus Gai -^ALSb mit y gleich oder kleiner als Eins, aber größer als ein Grenzwert, oberhalb von dem Fai_jALSb ein Indirektübergangshalbleitermaterialist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der sich zwischen der ersten und der zweiten Schicht eine dritte, pigenleitende oder η-leitende Halbleiterschicht befindet und bei der ferner eine Vorrichtung zum Anlegen einer Vorspannung zwischen der ersten und der dritten Schicht und zwischen der dritten und der zweiten Schicht vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Halbleiterschicht (21) aus Gai - ,AI₁Sb f nit χ kleiner als Eins ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der zweiten Schicht (2,22) gleich der oder kleiner als die Elektronendiffusionslänge in der zweiten Schicht ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, dsl ein elektrisches Driftfeld vorgesehen ist