DE2450109C3

DE2450109C3 - Verfahren zur Herstellung eines halbleitenden Zinksulfidkeramikkörpers

Info

Publication number: DE2450109C3
Application number: DE2450109A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Hayakawa; Yukio Kasahara; Tsuneharu Katano Nitta; Ziro Osaka Terada
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1973-10-19
Filing date: 1974-10-18
Publication date: 1979-02-15
Also published as: DE2450109A1; CA1045349A; FR2248250A1; US4035819A; IT1023075B; GB1455206A; DE2450109B2; FR2248250B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines halbleitenden Zinksulfidkeramikkörpers aus einem puiverförmigen Ausgangsmaterial mit Zinkoxid als Hauptbestandteil unter Sulfurieren des Zinkoxids in einer CS^-Atmosphäre bei einer Temperatur von 700 bis 1000° C.

Ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Sulfidphosphoren ist aus der DE-PS 4 04 491 bekanntgeworden; dabei wird unter anderem auch Zinkoxid der reduzierenden Wirkung eines mit Schwefelkohlenstoff CSj beladenen indifferenten Gasstromes (Stickstoff oder Edelgas) bei geeigneten hohen Temperaturen, beispielsweise 800° C, auszusetzen.

Es ist ferner bekannt, eine pulverförmige Mischung aus BaS und ZrS einem mit Schwefelkohlenstoff CS2 beladenen Stickstoffstrom bei 900°C auszusetzen. Auf Grund der reduzierenden Wirkung des Schwefelkohlenstoffs gewinnt man BaZrSrKeramiken (]. Am. Ceram. Soc. 53,1970, S. 601-604).

Aus der deutschen Patentschrift 8 57 984 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Metallsulfid-Keramikkörpers bekanntgeworden, bei dem ein Metall, u. a. Zink, mit H2S behandelt wird, dann eine Mischung aus dem Metallsulfid und einer kleinen Menge von Schwefel gepreßt und der gepreßte Körper gesintert wird. Nachteilig daran ist jedoch, daß ein ZnS-Keramikkörper hoher Qualität, der durch einen niedrigen elektrischen Widerstand gekennzeichnet ist, nicht hergestellt werden kann.

Es ist bekannt, daß Zinksulfid einen ziemlich hohen elektrischen Widerstand (ä 10⁶Q-Cm) bei Raumtemperatur (20 bis 10°C) hat und ein Halbleiter vom η-Typ ist. Wenn das Zinksulfid mit einem weiteren Halbleiter in Berührung kommt, wird an der Grenzfläche zwischen dem Zinksulfid und dem anderen Halbleiter eine Polentialsperrschicht gebildet. Die Potentialsperrschicht steht mit verschiedenen Arten von Eigenschaften in Beziehung, wie z. B. der Elektrolumineszenz, Photoleitfähigkeit, kapazitiven Wirkung, Piezoelektrizität usw., die Zinksulfidkörper zeigen können. Es war jedoch schwierig, Bauelemente für eine Verwendung beim Betrieb unter geringem Verlust sowie auch geringer Spannung, wie sie neuerdings erforderlich sind, zu erhalten. Dieses ist auf die Zinksulfidkörper mit ■> hohen elektrischen Widerständen zurückzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines einfachen Verfahrens zur Herstellung von Halbleiterkeramiken mit Obergangszone, die in vorteilhafter Weise für Photoelemente, Kondensatoren, piezoelektrische Wandler, Dioden u.dgl. verwendet werden können. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs gelöst. Die erfindungsgemäß hergestellten, halbleitenden Zinksulfidkeramikkörper sind durch einen niedrigen elektrischen

i") Widerstand ausgezeichnet.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert, in denen die

F i g. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Zinksulfidkeramikkörpers ist,

Fig.2 eine schematische Querschnittsansicht eines Keramikkörpers mit Übergangszone ist, der ein Keramikmaterial mit einer Schicht, die im wesentlichen aus einem Zinkoxidkeramikkörper besteht, sowie mit einer Schicht, die im wesentlichen aus dem entsprechenden Sulfidkeramikkörper besteht, enthält,

Fig. 3 eine Wiedergabe von Anionkonzentrationen des Keramikkörpers in der F i g. 2 ist und

F i g. 4 ein stark vergrößert dargestellter schematischer Querschnitt eines Keramikkörpers ist, der ein

JO Kenmikmaterial enthält, das aus Keramikteilchen besteht, von denen jedes eine Zinksulfidscnicht um das entsprechende Oxidteilchen herum aufweist.

Gemäß der Erfindung ist gefunden worden, daß ein durch einen niedrigen elektrischen Widerstand ausge-

3) zeichneler Zinksulfidkeramikkörper durch Sulfurieren von mindestens einem Teil eines Zinkoxidmaterials, das im wesentlichen aus Zinkoxid und 0,01 bis 6,0 Atomprozent von mindestens einem Oxid der Metalle Aluminium, Magnesium, Nickel, Kobalt, Kadmium, Blei, Indium, Wismut, Antimon, Titan, Zirkon, Silicium, Zinn, Niob. Tantal, Wolfram, Yttrium, Scandium und der Lanthaniden besteht, in einer Schwefelkohlenstoffatmosphäre bei einer Temperatur in dem Bereich von 700 bis 1000' C, um so mindestens den einen Teil in ein Sulfid zu überführen, 'erhalten werden kann. Die Sulfurierung (unter Sintern bei der Reaktion) wird auf die sehr starke reduzierende Wirkung von Schwefelkohlenstoff zurückgeführt. Ferner findet die Sulfurierung unter den Temperaturen statt, bei denen das gebildete Sulfid sich

ω zersetzt oder sublimiert. Weil sich jedoch der Partialdruck von Schwefel, der durch Dissoziation von Schwefelkohlenstoff gebildet worden ist, über 1000⁰C beträchtlich erhöht, sollte die Temperatur für die Sulfurierung vorzugsweise unter 1000⁰C gehalten

Ή werden. Ausgangsmaterialien mit Zinkoxid als Hauptbestandteil reagieren leicht mit Schwefelkohlenstoff bei einer Temperatur unter 1000⁰C. Der oben angegebene Körper aus Zinkoxidmaterialien enthält (1) einen Körper, der durch Druckverdichten eines Ausgangs-

W) materials hergestellt worden ist, das im wesentlichen aus Zinkoxid und 0,01 bis 6,0 Atompro/ent von wenigstens einem Oxid der Metalle Aluminium, Magnesium, Nickel, Kobalt, Kadmium, Blei, Indium, Wismut, Antimon, Titan, Zirkon, Silicium, Zinn, Niob, Tantal, Wolfram, Yttrium,

b^r> Scandium und der Lanthaniden besteht. Unter diesen Bedingungen wird aus dem gesamten Oxidmaterial (dem verdichteten Pulver) durch die Sulfurierungsstufe leicht ein einheitliches Sulfidmaterial gebildet.

Der oben angegebene Körper aus Oxidmaterial erfaßt außerdem (2) eine dichte kompakte Keramik, die durch Vermischen eines Ausgangsoxidmaterials, das im wesentlichen aus Zinkoxid und 0,01 bis 6,0 Atomprozent von mindestens einem Oxid der Metalle Aluminium, Magnesium, Nickel, Kobalt, Kadmium, Blei, Indium, Wismut, Antimon, Titan, Zirkon, Silicium, Zinn, Niob, Tantal, Wolfram, Yttrium, Scandirm und der Lanthaniden besteht. Druckverdichten des so vermischten Materials und Sintern des so druckverdichtelen Materials hergestellt worden ist Wenn die Sulfurierung über eiiit lange Zeitspanne hinweg durchgeführt wird, wird die gesamte dichte Keramik sulfuriert Wenn die Sulfurierung über eine geeignete Zeitspanne hinweg durchgeführt wird, wird die dichte Keramik nur teilweise sulfuriert, und dann besitzt der erhaltene Keramikkörper eine Übergangszone, die in dem Keramikkörper das Oxidmaterial von dem Sulfidmaterial trennt. Auf diese Weise kann ein Keramikmaterial mit Übergangszone leicht hergestellt werden.

Zu dem oben beschriebenen Körper aus Oxidmaterial gehört ferner (3) ein Körper, der durch Vermischen eines Ausgangsmaterials, das im wesentlichen aus Zinkoxid und 0,01 bis 6,0 Atomprozent von mindestens einem Oxid der Metalle Aluminium, Magnesium, Nickel, Kobalt, Kadmium, Blei, Indium, Wismut, Antimon,Titan, Zirkon, Silicium, Zinn, Niob, Tantal, Wolfram, Yttrium, Scandium und der Lanthaniden besteht. Druckverdichten des so vermischten Materials, Sintern des so druckverdichteten Materials, Zerkleinern des erhaltenen Keramikmaterials zu Keramikteilchen und weiteres Druckverdichten der so erhaltenen Keramikteilchen hergestellt wird. In jedem Fall ist die Oberflächenschicht von jedem Keramikteilchen durch die Sulfurierung sulfuriert. Wenn die Sulfurierung für eine lange Zeitspanne durchgeführt wird, ist natürlich nicht nur die Oberfläche, sondern auch die Masse von jedem Keramikteilchen sulfuriert. Somit wird ein Metalloxid

Tabelle

als Ausgangsmaterial benutzt, und das Ergebnis ist ein Metallsulfid.

Die Vorteile des Verfahrens der Erfindung sind folgende: Es können leicht Zinksulfide hoher Qualität die durch einen niedrigen elektrischen Widerstand ausgezeichnet sind, hergestellt werden. Diese Verfahren führen zu keiner sogenannten Sulfidluftverschmutzung, wie z. B. durch SOj. Dünne Filme aus Zinksuifidkeramikmaterialien können leicht hergestellt werden, die

ίο vorteilhaft sind, und zwar im Hinblick darauf, daß die moderne elektronische Industrie eine Verkleinerung und ein Formgeben von Schaltungen erfordert und außerdem Elemente für einen Einsatz beim Betrieb bei niedriger Spannung erfordert. Weil Oxide an Stelle von Sulfidpulvern als Ausgangsmaterialien verwendet werden, ist eine billige Massenproduktion von Zinksulfidkeramikmaterialien möglich. Die Temperatur für die Sulfurierung ist relativ niedrig. Die Dicke der Zinksulfidschichten kann leicht eingestellt werden. Ein weiterer bedeutender Vorteil der Erfindung ist folgender: Es ist bekannt, daß Zinkoxid im Vergleich zu Zinksulfid mit einer anderen Komponente leicht eine feste Lösung bildet, weil das Zinkoxid bis hin zu hohen Temperaturen beständiger als Zinksulfid ist. Wenn eine feste Oxidlösung, die Zinkoxid als Hauptbestandteil enthält, hergestellt werden kann, kann gemäß der Erfindung die feste Oxidlösung leicht in die entsprechende feste Sulfidlösung umgewandelt werden, was auf die niedrige Temperatur bei der Umsetzung von Oxid und Schwefelkohlenstoff zurückzuführen ist.

Im folgenden wird die Herstellung von Zinksulfidkeramikkörpern nach der Erfindung im einzelnen beschrieben.
Die als Komponenten verwendeten Oxide werden

r> zur Herstellung eines gebrannten Keramikkörpers in den für die Zusammensetzung gewünschten Anteilen vermischt und gebrannt, und zwar gemäß der nachfolgenden

Probe	Ausgangsmaterial (Anteile	99,995	in Atomprozent)	0,005	Elektrischer Widerstand
Nr.		99,99		0,01	des gebildeten Sulfid
		99,5		0,5	keramikkörpers bei
		98,0		2,0	20 C (Ω-cm)
η	ZnO	94,0		6,0	3,2 xl O⁸
2*)	ZnO	92,0	AI2O3	8,0	1,0x108
3	ZnO	99,5	AI2O3	0,5	I₁OxIOJ
4	ZnO	98,0	AI2O3	2,0	9,0x102
5	ZnO	99,5	AI2O3	0,5	l,OxtO^J
6	ZnO	99,5	AI2O3	0,5	1,0x103
7	ZnO	99,5	AI2O3	0,5	7,2x10'
8	ZnO	99,5	MgO	0,5	2,4x103
9	ZnO	99,99	MgO	0,01	1,1 χ 103
10	ZnO	99,5	NiO	0,5	3,6x103
11	ZnO	98,0	CoO	2,0	3,2x103
12	ZnO	96,0	CdO	4,0	2,1 χ 103
13	ZnO	94,0	PbO	6,0	3,5x103
14	ZnO	92,0	ImO3	8,0	2,6 xl O²
15	ZnO	99,99	In2Ü3	0,01	7,OxIO²
16	ZnO	99,5	ΙΠ2θ3	0,5	5,0x10
17	ZnO	98,0	ΙΠ2θ3	2,0	3,8 χ ΙΟ³
18	ZnO	1Π2Ο3	5,2x105
19*)	ZnO	ΙΠ2θ3	9,2x106
20	ZnO	ΒΪ2Ο3	2,8x10"
21	ZnO	ΒΪ2Ο3	6,0 χ 10²
22	ZnO	Βΐ2θ3	1,6x102

	5	96,0	24 50	109	4,0	6
		94,0			6,0
Fortsetzung		92,0			8,0	Elektrischer Widerstand des gebildjlcn Sulfid-
Probe Nr.		99,99	in Atomprozcnt)	0,01	kcniniikkörpers bei
		99,5		0,5	20" C (Ω-cm)
	Ausgangsmatcriiil (Anteile	98,0		2,0	7,2x101
23		96,0	B12O3	4,0	5,7x105
24		94,0	B12U3	6,0	3,4χ ΙΟ⁷
25*)	ZnO	92,0	Bi₂Os	8,0	3,8x105
26	ZnO	99,5	Sb₂O₃	0,5	7,5x10?
27	ZnO	99,5	Sb₂O₃	0,5	8,0x10'
28	ZnO	99,5	Sb₂Oi	0,5	8,0x10'
29	ZnO	96,0	Sb₂Oj	4,0	1,2χ10ΐ
30	ZnO	99.5	Sb₂O₃	0,5	T Γϊ . . Λ Λί. /,OX. 1 U"
31*)	ZnO	99,5	Sb₂O₃	0,5	6,7 χ 103
32	ZnO	99,5	TiO-	0,5	5,4 χ 10'
33	ZnO	94,5	Z1O2	0,5	9,2 χ ΙΟ²
34	ZnO	99,5	SiO₂	0,5	4,8χ10⁵
35	ZnO	99,5	SiO₂	0,5	8,7x102
36	ZnO	99,5	SnO₂	0,5	7,2 χ 1OJ
37	ZnO	99,5	Nb₂Os	0,5	0,4x103
38	ZnO	99,5	Ta₂Os	0,5	4,3 χ ΙΟ³
39	ZnO	99,5	WO₃	0,5	5,2x10'
40	ZnO	99,0	Sc₂O 3	0,5 · SnO₂ 0,5	5,2x103
41	ZnO	(Zno.5Cdo.5) 99,5	Y₂O₃	0,5	4,8x103
42	ZnO	CeO₂		6,2x103
43	ZnO	Eu₂O₃	4,8XlO³
44	ZnO	Tb₂O₃	3,1 χ 103
45	ZnO	Yb₂O₃	7,2 χ ΙΟ⁹
46	ZnO	AbOs	5,6x10^
47	ZnO	Al₂O₃
	ZnO

*) Außerhalb der Erfindung liegende Proben.

Die Ausgangsmaterialien für die Keramik sind im Handel erhältliche Oxide mit hohem Reinheitsgrad. Eine Verbindung, die beim Brennen in das entsprechende Oxid umgewandelt werden kann, kann als Ausgangsmaterial verwendet werden. Die Ansätze von den Ausgangsmaterialien werden in einer Kugelmühle mit einer kleinen Menge Wasser zum innigen Vermischen vermählen und getrocknet. Im allgemeinen werden die trocknen Gemische mit einem Druck von etwa 750 kg/cm² zu einer Scheibe von 15 χ 1 mm verpreßt. Die Scheibe wird bei einer Temperatur unterhalb von 1000⁰C in einer Schwefelkohlenstoffatmosphäre gebrannt Die Sulfurierung wird in einem transparenten Verbrennungsrohr durchgeführt, das waagerecht in einem Röhrenofen gehalten wird, der aus einem Graphitbehälter besteht, der die Scheibe enthält. Trocknes Stickstoffgas wird durch eine Gaswaschflasche, die mit Schwefelkohlenstoff gefüllt ist, geblasen. um diesen in die Verbrennungskammer einzutragen. Nach derr. Brennen wird die gewonnene Probe durch Abstellen des Ofens abgekühlt.

In der Tabelle sind die Anteile der Ausgangsmaterialien in Atomprozente und der elektrische Widerstand der entsprechenden Sulfidkeramikkörper angegeben. Diese Keramikkörper zeigen eine hohe wi Dichte, die durch eine relative Dichte von über 92% gekennzeichnet ist. sowie eine gleichmäßige Keramik-Struktur mit einer Korngröße von 1 bis 10 μπι. so daß die Keramikkörper hart, haltbar und widerstandsfähig gegenüber mechanischer Abnutzung. Wärmeschock, b=. Oxidation und Reduktion sind. Das einfache und wirtschaftliche Verfahren zur Herstellung der Keramikkoroer ist ferner durch die Tatsache gekennzeichnet.

daß die Sintertemperalur von jedem Zinksulfidkeramikkörper viel niedriger ist als dessen Sublimationstemperatur (1185°C) und unter 1000°C liegt Nach dem Sintern werden die Keramikkörper mit einem Röntgenstrahlenbeugungsmesser vom Geigerzählertyp unter Anwendung von CuKa-Strahlung analysiert Durch diese Versuche wird bestätigt, daß alle Keramikkörper mit diesen Zusammensetzungen nicht aus gemischten Phasen, wie Oxid, Oxysulfid und Sulfid, sondern nur aus der SulFidphase bestehen. Wie der Tabelle zu entnehmen ist, besitzen in dem Fall, daß eir. Ausgangsoxidmaterial benutzt wird, das im wesentlichen aus Zinkoxid und 0,01 bis 6,0 Atomprozent von mindestens einem Oxid der Metalle besteht. Aluminium, Magnesium, Nickel, Kobalt, Kadmium, Blei, Indium, Wismut, Antimon, Titan, Zirkon, Silicium, Zinn, Niob, Tantal, Wolfram, Yttrium, Scandium und der Lanthaniden besteht die entsprechenden Sulfidkeramikkörper zu einem niedrigen elektrischen Widerstand.

Der in der Fig. 1 dargestellte Sulfidkeramikkörper besteht aus einer einheitlichen Sulfidphase 1. Diese Zinksulfidkeramikmaterialien können als Bauelemente auf verschiedenen Gebieten benutzt werden, wie z. B. in elektrischen Geräten, wie solchen mit Photoleitern, Kondensatoren, piezoelektrischen Wandlern und so weiter.

Gemäß der Erfindung ist gefunden worden, daß ein Keramikkörper mit Übergangszone, der ein Keramikmaterial mit einer Schicht enthält die im wesentlichen aus einem Zinkoxidkeramikkörper besteht sowie eine andere Schicht enthält, die im wesentlichen aus dem entsprechenden Sulfidkeramikkörper besteht durch Sulfurieren von mindestens einem Teil eines Ausgangs-

Oxidkeramikkörpers in einer Schwefelkohlenstoffalmosphäre bei einer Temperatur in dem Bereich von 700 bis 1000°C, die unter der Sublimationstemperalur des entsprechenden Sulfids liegt, erhalten werden kann. Das Verfahrcnsmerkmal besteht in diesem Fall in dem Sintern des Ausgangsoxidmaterials, so daß dieses eine hohe Dichte annimmt, und dann dem Sulfurieren des Oxidkeramikkörpers in einer Schwefelkohlenstoffatmosphäre bei einer Temperatur, die z. B. wesentlich niedriger ist als die Sublimationstemperatur des entsprechenden Sulfids. Schwefelkohlenstoff diffundiert nach und nach durch das Äußere des Oxidkeramikkörpers in das Innere und wandelt eine Schicht des Keramikkörpers bis zu einer gewissen Tiefe in eine gleichmäßige Sulfidschicht um. Die gebildete Sulfidschicht wird gut gesintert, und zwar durch einen Reaktions-Sinter-Prozeß, der, wie oben angegeben ist, während der Umsetzung zwischen Oxid und Schwefelkohlenstoff stattfindet. Die Dicke der gebildeten Sulfidschicht kann ferner durch Ändern der Sulfurierungsbedingungen, wie 7. B. der Sintertemperatur und -dauer, leicht eingestellt werden. Daher können fast alle Oxidkeramikschichten in Sulfidkeramikschichten umgewandelt werden.

Die Fig. 2 zeigt einen Keramikkörper, bei dem ein Zinkoxidkeramikkörper 2 eine Oberfläche aufweist, die nach dem oben beschriebenen Verfahren unter Bildung einer Zinksulfidkeramikschicht 1 behandelt worden ist. In der F i g. 3 ist schematisch die Verteilung der Schwefel- und Sauerstoffkonzentrationen von dem Keramikkörper nach der F i g. 2 wiedergegeben. Es kann angenommen werden, daß bei dem in den F i g. 2 und 3 dargestellten Keramikkörper eine Art Heterospcrrschicht zwischen Oxid und Sulfid gebildet worden ist. Die Bildung einer HeteroSperrschicht ist aus der Tatsache ersichtlich, daß, wenn ein elektrisches Feld an den Keramikkörper mit Übergangszone angelegt wird, ein Maximum der Feldstärke an der Übergangszone von Oxid und Sulfid erscheint. Der Keramikkörper mit Heteroübergangszone kann zahlreiche elektrische Eigenschaften zeigen, die auf der an der Grenzfläche von Oxid und Sulfid gebildeten Übergangszone basieren. Daher kann der Keramikkörper mit Übergangszone z. B. für spannungsabhängige Bauelemente in elektrischen Geräten benutzt werden.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines Keramikkörpers mit Übergangszone nach der Erfindung wird unter den nachfolgend angegebenen Bedingungen durchgeführt.

Die Ausgangsmaterialien für die Keramikmaterialien sind im Handel erhältliche Oxidpulver mit einem hohen Reinheitsgrad. Irgendeine Verbindung, die beim Sintern in das entsprechende Oxid umgewandelt werden kann, kann als Ausgangsmaterial verwendet werden. Die Ansätze von den Ausgangsmaterialien werden mit einer kleinen Menge Wasser, um ein inniges Vermischen zu ermöglichen, in einer Kugelmühle vermählen und getrocknet. Sie werden dann mit einem Druck von etwa 750 kg/cm² zu einer Pelletform verpreßt. Die Pellets werden in Luft bei 1300⁰C gesintert. Der gesinterte Oxidkeramikkörper wird dann in einer Schwefelkohlenstoffatmosphäre unterhalb von 1000°Cunter Benutzung der oben beschriebenen Sulfurierungsvorrichtung gebrannt. Die Sulfidschicht führt zu einem niedrigen elektrischen Widerstand. Die Keramikkörper zeigen eine hohe Dichte und eine gleichmäßige Zweischichtenstruktur. Die Sulfidschicht kann durch Einstellen der Sulfurierungsbedingungen, wie der Brenntemperatur und -dauer, leicht variiert werden.

Der Keramikkörper mit ubergangszone kann für Geräte, wie Photovoltelemente, Kondensatoren, piezoelektrische Wandler, Dioden usw., verwendet werden.

Gemäß der Lrfindung ist ferner gefunden worden, daß ein Keramikmaterial, das aus Teilchen besteht, die jeweils ei:ie Zinksulfidschicht um das entsprechende Oxidteilchen herum aufweisen, durch Sulfurieren einer Oberflächenschicht eines Zinkoxidteilchens erhalten werden kann. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines solchen Keramikkörpers besteht darin, daß ein Zinkoxidkeramikkörper zu einem Pulver zerkleinert wird, dann das Pulver druckverdichtet wird und dann mindestens eine Oberflächenschicht des Oxidteilchens in einer Schwefelkohlenstoffatmosphäre bei einer Temperatur in dem Bereich von 700 bis 1000⁰C, die unter der Sublimationstemperatur des Sulfids liegt, sulfuriert wird. Unter diesen Bedingungen haben im wesentlichen alle Zinkoxidteilchen eine Oberflächenschicht, die in Zinksulfid umgewandelt worden ist. Die Fig.4 zeigt einen schematischen Querschnitt (MikroStruktur) eines Keramikkörpers, der aus Teilchen besteht, die jeweils eine Zinksulfidschicht 4 um das entsprechende Oxidteilchen 3 aufweisen, wobei die entsprechenden Bereiche vergrößert dargestellt sind. Ein solcher Keramikkörper weist auch eine Heterosperrschicht an der Grenzfläche von Oxid und Sulfid auf, und diese Keramikkörper können Eigenschaften an der Heterosperrschicht der Grenzfläche von Oxid und Sulfid zeigen.

Diese Sulfidkeramikköi per können in Scheibenform oder in rechteckiger Form, in einer Einschichtstruktur oder einer Mehrschichtstruktur oder in Form einer einzigen Scheibe oder in Form mehrerer Scheiben vorliegen. Sie können auch röhrenförmig sein.

Der Keramikkörper kann natürlich nicht nur für die oben beschriebenen Leuchtstoffelemente, sondern auch für Photoleiter, Kondensatoren, piezoelektrische Wandler, Varistoren und Kombinationen davon geeignet sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines halbleitenden Zinksulfidkeramikkörpers aus einem puiverförmigen Ausgangsmaterial mit Zinkoxid als Hauptbestandteil unter Sulfurieren des Zinkoxids in einer CS2-Atmosphäre bei einer Temperatur von 700 bis. 1000⁰C, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Ausgangsmaterial verwendet, dem 0,01 bis 6,0 Atomprozent von mindestens einem Oxid der Metalle Aluminium, Magnesium, Nickel, Kobalt, Kadmium, Blei, Indium, Wismut, Antimon, Titan, Zirkon, Silicium, Zinn, Niob, Tantal, Wolfram, Yttrium, Scandium und der Lanthaniden beigemischt ist, daß man das Ausgangsmaterial unter Druck verdichtet und das druckverdichtete Ausgangsmaierial zu einem dichten Oxid-Kerawikkörper sintert, und daß man einen Teil des Oxid-Keramikkörpers in der Sulfurierungsstufe unter Bildung einer aus einem Oxid-Keramikkörper und einem SuI-fid-Keramikkörper bestehenden Keramik mit Übergangszone sulfuriert.