DE2820824A1 - Amorpher halbleiter - Google Patents
Amorpher halbleiterInfo
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Description
ι Γ t C ': · G Π V" ' ^.
Dip! :?. '. K.-::-. : ■ Λ\·Άη 282082 A
Dr. r-V:- nnt. 'fU;':;,:^ ...i;'t-;uifc
Case 10 448 - Dr.Lh/Pr
Energy Conversion Devices, Inc,
1675 West Maple Road
Troy, Michigan 48084 / V.St.A.
Amorpher Halbleiter
809848/0723
Die Erfindung betrifft einen amorphen Halbleiter, der bessere Eigenschaften hat als kristalline Halbleiter,
wie z.B. dotiertes kristallines Silizium, Germanium o. dgl. und ebenso bessere Eigenschaften als amorphe
Halbleiter, wie z.B. kompensiertes und dotiertes amorphes GlUhentladungs-Silizium, Germanium ο. dgl.
Der amorphe Halbleiter soll weitere Anwendungsgebiete erschließen, z.B. Verwendung als Stromerzeugungsgerät,
wie z.B. thermoelektrische oder Sonnenstrahlungsgeräte, Stromsteuergeräte, wie z.B. Geräte mit pn-übergang
einschließlich Dioden, Transistoren o. dgl.
Der amorphe Halbleiter nach der Erfindung kann aus einer Mehrzahl von Elementen hergestellt werden, einschließlich
komplexen Verbindungen solcher Elemente, die ausgewählt und in Form einer amorphen Matrix gebracht werden können,
mit im wesentlichen jeder gewünschten strukturellen Konfiguration, Insbesondere jeder gewünschten elektronischen
Konfiguration, mit einem gewünschten Bandabstand und elektrischer Aktivierungsenergie, um den Halbleiterelementen
die gewünschten physikalischen, thermischen und optischen Eigenschaften zu geben, während ihre elektronischen
Eigenschaften im wesentlichen unabhängig modifiziert werden können, um die elektrische Aktivierungsenergie zu modifizieren, um den Halbleiterelementen die
gewünschten elektrischen Eigenschaften zu verleihen. Die amorphen Halbleiterelemente können synthetisch geschaffen
werden, sie brauchen nicht aus der Schmelze erzeugt werden, sie hängen nicht von der Stöchiometrie ab und
sie sind nicht durch kristalline Formen oder Inhibitionen beschränkt. Dies bedeutet, daß ein neuer umfangreicher
Bereich von Materialkombinationen verwendet werden
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/Ri
kann, um die gewünschten Eigenschaften zu optimieren, insbesondere die physikalsichen, chemischen, thermischen
und elektrischen Eigenschaften des Materials.
Kristalline Halbleiter sind in Technik und Wissenschaft weit verbreitet wegen der Möglichkeit,Insbesondere
eigenleitende (intrinsic) Germaniumkristalle und insbesondere Siliziumkristalle zu störstellenleitenden
(extrinsic) Materialien umzuändern und sie so zu steuern,
daß sie entweder p-Leitfähigkeit oder n-Leltfählgkeit
haben. So wurde z.B. in im wesentlichen reine kristalline Materialien ein Dotierungsmittel, z.B.
einige Teile je Million, als Verunreinigung eingebracht,
um die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen und den Leitfähigkeitstyp zu bestimmen. Es wurden Individuelle
Einkristalle unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen gezüchtet und diese mit äußerst kleinen Mengen von
Dotierungsmitteln ebenfalls unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen dotiert. Diese kristallinen Halbleiter
machten u.a. den Computer möglich, ebenso transistorisierte Radios u. dgl. Dabei wurden in Kristalle der
Gruppe IV, wie z.B. Silizium und Germanium, Dotierungsmittel der Gruppe III, wie z.B. Bor oder dgl. als Acceptor
und Dotierungsmittel der Gruppe V, wie z.B. Arsen o. dgl. als Donator eingebracht.
Die Verfahren zur Herstellung dieser kristallinen Halbleiter sind komplex, zeitraubend und teuer. Auch die Ausbeute
bei der Herstellung solcher dotierter kristalliner Halbleiter läßt zu wünschen übrig. Sie haben notwendigerweise
einen festen Bandabstand, bestimmt durch die speziellen verwendeten Kristalle. Wegen der Einkristall-Natur
solcher Halbleiter sind sie hinsichtlich der Größe
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begrenzt, so daß Elemente mit großen Abmessungen nicht möglich sind.
Wegen der genannten Schwierigkeiten bei solchen kristallinen Halbleitern, wie dotierten Silizium- und Germaniumkristallen, wurde versucht, die kristallinen Halbleiter
durch Halbleiter aus amorphem Silizium und amorphem Germanium zu ersetzen. Die Ergebnisse waren aber unzulänglich. Obwohl die amorphen Materialien für elektronische
Schaltungen und zum Speichern verwendet werden konnten, wurde die hauptsächliche Technologie der Halbleiter nicht
beeinflußt, well die amorphen Materialien hauptsächlich eigenleitend sind, weshalb man zu dem Ergebnis kam, daß
Transistoren o. dgl. aus solchen Materialien nicht mit Erfolg hergestellt werden können.
Es können ferner keine stabilen amorphen Halbleiter aus
amorphem Silizium oder Germanium erhalten werden. Amorphes Silizium oder Germanium hat Mikroporen oder Mikroblasen
und Hängebindungen (dangling bonds), und sie sind normalerweise vierfach koordiniert außer bei den Mikroblasen
und Hängebindungen, die lokalisierte Zustände in ihrem Bandabstand (energy gap) erzeugen. Solche lokalisierte
Zustände bleiben in dem amorphen Silizium oder Germanium, unabhängig davon, ob versucht wird, das amorphe Material
zu dotieren, und wenn sie z.B. geglüht werden oder bestimmten Temperaturen und Umgebungsbedingungen oder
einer Ablagerung ausgesetzt werden, werden ihre Eigenschaften verändert, und sie sind nicht ausreichend stabil genug, damit sie zuverlässig für Halbleiter, Transistoren u. dgl. verwendet werden können.
Um diese Schwierigkeiten bei amorphem Silizium und Germanium zu verringern, sind von Spear und Le Comber am
Carnegie Laboratory of Physics, University of Dundee,
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ft
Schottland, Arbeiten ausgeführt worden unter dem Titel "Substitutional Doping of Amorphous Silicon", worüber
in der Zeitschrift Solid State Communications, Band 17, Seiten 1193 bis 1196, 1975, berichtet wurde. Es wurde
dabei versucht, die lokalisierten Zustände im Bandabstand im amorphen Silizium oder Germanium zu reduzieren,
um sie besser an eigenleitendes kristallines Silizium oder Germanium anzunähern, wobei die amorphen Materialien
mit geeigneten Dotierungsmitteln wie beim Dotieren kristalliner Materialien dotiert wurden, um sie mehr störstellenleitend
zu machen und ihnen eine p-Leitfählgkeit oder η-Leitfähigkeit zu geben. Dies wurde versucht mit
Hilfe einer Glühentladungs-Ablagerung, wobei ein Silangas (SifO und ein Phosphingas (PH») für die n-Leitfähigkeit,
oder ein Diborangas (B2Hg) für die p-Leitfähigkeit
vorgemischt und durch einen Reaktionsbehälter geführt wurden, in welchem die Gasmischung mit Hilfe einer Hochfrequenz-Glühentladung
zersetzt und auf einem Substrat bei einer hohen Substrattemperatur von etwa 500 bis 600°K
niedergeschlagen wurde. Das auf diese Weise auf dem Substrat niedergeschlagene Material ist ein amorphes Material,
bestehend aus Silizium und bis zu etwa 30 % Wasserstoff (Siliziumhydrid) sowie Phosphor und Bor in Dotierungskonzentrationen
zwischen etwa 5 x 10 und 10 Volumenanteilen.
Amorphes Silizium 1st ebenso wie Germanium normalerweise vierfach koordiniert und hat normalerweise Mikroporen
oder Mikroblasen und Hängebindungen (dangling bonds), die lokalisierte Zustände in Bandabstand (energy gap)
erzeugen. Der Wasserstoff in dem Silan verbindet sich mit vielen der Hängebindungen des Siliziums während der
Glühentladungs-Ablagerung, üb die Dichte der Hängebin-
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düngen und Mikroblasen in dem niedergeschlagenen amorphen
Material zu verringern, um die lokalen Zustände in der Bandbreite gegen das Ende der Herstellung des amorphen
Materials zu kompensieren, um es näher an das entsprechen· de kristalline Material anzugleichen. Die Dotierungsmittel,
Phosphor aus der Gruppe V für die n-Leitfähigkeit und Bor aus der Gruppe III für die p-Leitfähigkeit, die
aus dem Phosphin und dem Diboran erhalten werden, werden während der Glühentladungs-Ablagerung in die amorphe
Ablagerungsschicht in vierfach koordinierter Weise als
Verunreinigung aus Silizium in das amorphe Material eingebaut wie bei der Dotierung eines Einkristalles.
Während die Dichte der Zustände (states) im Bandabstand des durch Glühentladung aufgetragenen amorphen Siliziums,
wesentlich reduziert wird, insbesondere auf dem Fermi-Niveau, verbleiben zwei Gruppen von relativ hoher Dichtheit
im Bandabstand, die offenbar auf den restlichen Hängebindungen beruhen, und sie liegen im wesentlichen
um etwa 0,4 eV unter dem Leitungsband E_ und über dem
Valenzband Ey. Wenn das amorphe Silizium mit Phosphor oder Bor dotiert wird, wird angenommen, daß das Fermi-Niveau
nach oben oder unten verschoben wird, aber eine nicht ausreichende Menge von aktiven Stellen sind beeinflußt
worden, um das Fermi-Niveau über Jede der beiden Gruppen hinauszubewegen. Die Aktivierungsenergie des
dotierten amorphen Siliziums wird daher nicht unter etwa 0,2 eV erniedrigt. Dieses Ergebnis bildet auch eine
theoretische Begrenzung für die Photospannung in offenem Stromkreis eines pn-Übergangs des dotierten amorphen
Siliziums, da das innere Feld die Trennung oder den Abstand des Fermi-Niveaus in den Bereichen mit p- und mit
η-Leitfähigkeit nicht übersteigen kann. Ferner begrenzt die restliche Aktivierungsenergie die Gleichstromleit-
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S3
fähigkeit des dotierten amorphen Siliziums bei Raumtemperatur, und das Material würde einen groBen Flächenwiderstand
haben, wenn aus ihnen Elemente mit großen Flächen hergestellt werden, wobei der Widerstand nicht durch die
ziemlich niedrige Trägerbeweglichkeit kompensiert wird, die um einen Faktor von etwa 10 niedriger ist als bei
kristallinem Silizium. Wie im Falle von kristallinen Siliziumhalbleitern haben die durch Glühentladung hergestellten
amorphen Halbleiter aus Silizium im wesentlichen feste Bandabstände (energy gaps).
Das amorphe Silizium, das mit Wasserstoff kompensiert ist, um es kristallinem Silizium ähnlicher zu machen und das
wie kristallines Silizium dotiert ist, was während des Niederschlags durch Glühentladung erfolgt, hat Eigenschaften,
die in vielerlei Hinsicht schlechter sind als die von dotiertem kristallinem Silizium, und es kann daher
nicht erfolgreich an Stelle des dotierten kristallinen Siliziums treten. Bei solchem mit Gltihentladung hergestelltem
amorphem Silizium gibt es auch Probleme wegen der geringen Adhäsion auf den Substraten, auf denen es
aufgebracht wird, wegen des Zerbrechens oder Aufreißens u. dgl.
Anstatt die amorphen Materialien zu kompensieren, um sie den kristallinen Materialien ähnlicher zu machen und sie
in derselben Weise wie die kristallinen Materialien zu dotieren, befaßt sich die Erfindung direkt mit ungeordneten
amorphen Materialien unter Berücksichtigung der Unterschiede zwischen den amorphen und kristallinen Materialien,
wobei die strukturelle Anordnung und der Bandabstand der elektronischen Anordnung der amorphen Mate-
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rialien gewählt und beeinflußt werden können und ferner ihre Aktivierungsenergie unabhängig beeinflußt wird, um
optimale Eigenschaften zu erhalten, wobei aufgrund einer einfachen Technologie praktisch jedes Element der verschiedenen Spalten des Periodischen Systems verwendbar
ist, das in festen amorphen Zustand gebracht werden kann. Praktisch bestehen daher keine Begrenzungen hinsichtlich
der kristallinen Symmetrie oder eines einzigen Bandabstandes, wie dies bisher der Fall war.
Die Erfindung ist anwendbar u.a. für feste amorphe Halbleitermatrizen, einschließlich der Elemente der Gruppe IV
mit normaler vierflächiger Bindung und dreidimensionaler Stabilität, der Elemente der Gruppe V mit normaler dreivalenter Bindung und zweidimensionaler Stabilität (z.B.
Flächen) und der Elemente der Gruppe VI mit normaler divalent er Bindung und eindimensionaler Stabilität (z.B.
Ketten und Ringen). Die amorphen Materialien der Gruppen V und VI enthalten keine Mikroblasen und Hängebindungen
wie die amorphen Materialien der Gruppe IV, und diese wiederum enthalten keine Einzelpaare wie die amorphen
Materialien der Gruppen V und VI. Die Anwesenheit von Elementen der Gruppen III oder V in Halbleitern, die
Elemente der Gruppe VI enthalten, führt zu einer Kreuzverknüpfung von deren Ketten, und die Anwesenheit von
Elementen der Gruppe IV in Halbleitern, die Elemente der Gruppen V oder VI enthalten, führt zu einer Kreuzverbindung entweder der Flächen der Elemente der Gruppe V oder der Ketten und Ringe der Elemente der Gruppe
VI, so daß eine dreidimensionale Stabilität in den amorphen Halbleitern erzielt werden kann, die Elee
der Gruppen V und VI enthalten. Die amorphe Halbleitermatrix nach der Erfindung kann Kombinationen und komplexe
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Legierungen enthalten einschließlich der vorgenannten
Elemente und Materialien, um den Bandabstand für die gewünschten physikalischen, thermischen und optischen
Zwecke zuzuschneiden, wobei die elektrische Aktivierungsenergie für elektrische Zwecke trotzdem unabhängig modifiziert und gesteuert werden kann.
Bisher wurde hingegen angenommen, daß nur amorphes Silizium oder Germanium geeignet wäre wegen ihrer Verwandtschaft zu dem vertrauten kristallinen Silizium oder Germanium.
Nach der Erfindung wird ein amorphes Halbleitermaterial in einer festen amorphen Matrix ausgebildet, mit einer
strukturellen Konfiguration mit eher lokaler anstatt langgestreckter Ordnung und elektronischer Konfiguration
mit einem Bandabstand und einer elektrischen Aktivierungsenergie. Die feste amorphe Matrix des amorphen Halbleitermaterials kann beispielsweise als dünne Schicht oder
dünner Film auf einem kühlen Substrat (bei etwa 35O°K) niedergeschlagen werden im Vakuum oder durch Aufsprühen,
wobei die strukturellen und die elektronischen Konfigurationen fest werden und sich wenigstens in einem QuasiGleichgewicht befinden. Während die amorphen Halbleitermaterialien viele Bindungsmöglichkeiten haben, kann die
Einblndung des amorphen Halbleitermaterials einschließlich seiner Elemente in die feste amorphe Matrix hauptsächlich durch eine kovalente Bindung erfolgen, die für
die starken Bindungen verantwortlich ist, um so im wesentlichen dessen Widerstandsveraögen und Bandabstand aufrechtzuerhalten. Öle normale strukturelle Bindung, die
konventionell vorbereitete amorphe Materialien kennzeichnet, 1st die Bindung, bei der jedes Atom die opti-
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fc
male Anzahl von Bindungen bildet,wie z.B. kovalente Bindungen
die hauptsächlich verantwortlich sind für die kohäsive Energie der amorphen festen Stoffe. Der Energiespalt
bzw. der Bandabstand E(eV) ist die Energiedifferenz zwischen den Zuständen am oberen Ende des Valenzbandes
und am unteren Ende des Leitungsbandes. Er wird normalerweise optisch gemessen und oft als optischer Bandabstand
bezeichnet. Der Energieabstand oder Bandabstand ist im wesentlichen bestimmt durch die festen amorphen Halbleitermaterialien,
die die amorphe Matrix bilden und deren strukturelle Anordnungen,
Ein festes amorphes Halbleitermaterial kann ein breites Spektrum lokalisierter Zustände in der Bandbreite bzw.
im Bandabstand haben, einschließlich einer Bindung und einer Nichtbindung, die hler als abweichende oder defekte
elektronische Konfiguration bezeichnet wird, und die eine Auswirkung auf das Fermi-Niveau und die elektrische
Aktivierungsenergie des Halbleitermaterials hat. Solche defekten elektronischen Konfigurationen können
Verunreinigungen und Vakanzen, Gitterzwischenplätze, Versetzungen usw. enthalten, die prinzipiell in kristallinen
Feststoffen wegen der periodischen Behinderungen oder Beschränkungen in diesen auftreten. In festen amorphen
Materialien können dreidimensionale orbitale Zusammenhänge auftreten, die in kristallinen Materialien im
allgemeinen wegen der periodischen Behinderungen in diesen gesperrt sind. Andere defekte elektronische Konfigurationen
insbesondere in den amorphen Halbleitermaterialien nach der Erfindung können Mikroblasen und Hängebindungen
(dangling bonds) enthalten, ferner Hängebindungen und nächste Nachbar-Wechselwirkungen, Einzelpaare, Einzel-
paar/Einzelpaar-Wechselwlrkungen, Einzelpaar und nächste
Nachbar-Wechselwirkungen, Valenz-Wechsel-Paare, verfügbare
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oder koordinierte Bindungen, Ladungskompensation, PoIyvalenz,
Einzelpaar-Kompensation, Hybridisierung, Drei-Zentrums-Bindung, TT -Bindung usw., die alle das Fermi-Niveau
im Bandabstand der Materialien beeinflussen und den Leitungsvorgang in den Halbleitermaterialien steuern
können.
Die lokalen Zustände im Bandabstand und die elektrische Aktivierungsenergie sind auf die strukturelle Konfiguration
der amorphen Matrix bezogen, ferner auf das Nachbarverhältnis der Elemente in der amorphen Matrix, die defekten
elektronischen Konfigurationen und auf die elektrisch aktiven Zentren in der amorphen Matrix. Die elektrische
Aktivierungsenergie E0. (eV) ist die Differenzenergie zwischen
dem Fermi-Niveau und dem nächsten Bandrand (Valenzband oder Leitungsband), und sie entspricht ohne Modifizierung
im wesentlichen einer Hälfte des Bandabstandes·
Nach der Erfindung wird nun ferner ein Modifizierungsmaterial
der oben genannten festen amorphen Matrix aus dem amorphen Halbleitermaterial zugegeben, um dessen elektronische
Konfigurationen zu modifizieren durch Ausbildung elektronischer Zustände in Bandabstand, wodurch die lokalen
Zustände im Bandabstand verändert und neu angeordnet werden können. Als Folge hiervon kann das Fermi-Niveau
des Bandabstandes verschoben werden,und die elektrische Aktivierungsenergie der amorphen Matrix wird wesentlich
reduziert, um die elektrische Leitfähigkeit wesentlich zu steigern insbesondere bei Raumtemperatur und darüber.
Das der amorphen Matrix zugegebene Modifizierungsmaterial kann in größeren Mengen zugegeben werden als die üblicherweise
zum Dotieren von kristallinen Halbleitern oder zum Dotieren des durch GlUhentladung hergestellten amorphen
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Siliziums verwendeten Dotierungsmaterialien,und sein Anteil
kann bis zu etwa 35 Vol.-% betragen. Das Modifizierungsmaterial
nach der Erfindung ist nicht nur ein Dotierungsmittel, sondern ein wahres Modifizierungsmittel, das
die elektronischen Konfigurationen der amorphen Matrix (einschließlich der lokalisierten Zustände) und deren
elektrische Aktivierungsenergie modifiziert.
Das Modifizierungsmaterial kann der festen amorphen Matrix aus dem amorphen Halbleitermaterial zugegeben werden,
nachdem die amorphe Matrix gebildet worden ist, und zwar in verschiedener Weise, beispielsweise durch Diffusion
einschließlich thermischer Diffusion, bei der die Diffusion aufgrund der Wärmeenergie erfolgt, ferner der
Elektrodiffusion, bei der die Diffusion aufgrund der elektrischen Feldenergie erfolgt, der Photodiffusion,
bei der die Diffusion aufgrund einer elektromagnetischen Strahlungsenergie erfolgt, wie z.B. Lichtstrahlung, oder
durch Kathoden-Diffusion, bei der die Diffusion aufgrund der Elektronenenergie erfolgt, die aus einer Kathode
austritt , oder auch durch Kombinationen hiervon. Das Modifizierungsmaterial kann der amorphen Matrix auch
durch Ionen-Einpflanzung zugegeben werden, bei der Ionen aus dem Modifizierungsmaterial in die amorphe Matrix
eingebracht werden. Es kann der amorphen Matrix auch durch Code-Positionierung des Modifizierungsmaterials
und des Halbleitermaterials auf einem Substrat beige- ·. geben werden, das nicht heiß zu sein braucht, sondern
kalt sein kann (etwa 35O0K). Das Modifizierungsmaterial
kann somit zugegeben werden bei einer Temperatur unterhalb der Glas-Übergangs-Temperatur oder bei einer. Temperatur
unterhalb der Schmelztemperatur des Halbleitermaterials, und zwar während der Bildung der
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Matrix. Die Code-Positionierung des Modifizierungsmaterials und des amorphen Halbleitermaterials kann beispielsweise
durchgeführt werden durch Ablagern oder gleichzeitiges gemeinsames Aufsprühen der Materialien auf das Substrat
im Vakuum, mit dem Ergebnis, daß das Modifizierungsmaterial dem amorphen Halbleitermaterial beigegeben wird,
während die feste amorphe Matrix gebildet wird, und sie beruht nicht auf einer substituierenden Dotierung.
Wenn das Modifizierungsmaterial in das Halbleitermaterial bei Temperaturen über der Glas-Übergangs-Temperatur oder
über der Schmelztemperatur des Halbleitermaterials eingebracht wird, so wird es wahrscheinlich in die amorphe
Matrix als substituierendes Element eingebaut, z.B. durch kovalente Bindung o. dgl., was zu einer eigenleitenden
Struktur führt. Die elektrischen Veränderungen würden dann nicht so wesentlich sein wie die Reduzierung
der elektrischen Aktivierungsenergie. Statt dessen wird
das Modifizierungsmaterial in die amorphe Matrix des amorphen Halbleitermaterials bei Temperaturen unterhalb
der Glas-Übergangs-Temperatur oder der Schmelztemperatur der amorphen Matrix eingeführt, so daß die amorphe Matrix
im wesentlichen intakt bleibt und, falls überhaupt, nur minimale Änderungen in der strukturellen Anordnung der
amorphen Matrix und im Bandabstand ihrer elektronischen Konfiguration auftreten, wenn das Modifizierungsmaterial
auf diese Weise zugegeben wird. Es kann erwünscht sein, obwohl nicht notwendig, die amorphe Matrix etwas zu erwärmen,
während das Modifizierungsmaterial z.B. durch Diffusion zugegeben wird, um die amorphe Matrix zu
lockern, um eine stabile Umgebung für die Diffusion des Modifizierungsmaterials und eine maximale Stabilität
bezüglich Matrix und Modifizierungsmaterial zu
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schaffen. Obwohl das Modifizierungsmaterial vorzugsweise
in die amorphe Matrix eingeführt wird, während die letztere in wenigstens einem Quasi-Gleichgewichtszustand ist,
kann die amorphe Matrix auch in einen Nicht-Gleichgewichtszustand gebracht werden, z.B. durch Anlegen eines elektrischen
Feldes oder einer Strahlungsenergie, wenn das Modifizierungsmaterial zugegeben wird, um andere Modifikationen
in der elektronischen Anordnung der amorphen Matrix zu erzeugen.
Das der amorphen Matrix des amorphen Halbleitermaterials zugegebene Modifizierungsmaterial kann durch verschiedene
physikalische und chemische Mittel positioniert und in seiner Position gehalten werden, beispielsweise durch
Coulomb'sehe Kräfte, oder durch eine Verbindung, beispielsweise
einer kovalenten Bindung, wie übertragende oder koordinierte Bindung, Wechselwirkung der Orbitals
des Modifizierungsmaterials mit der amorphen Matrix und Kombinationen hiervon.
Wenn das Modifizierungsmaterial erfindungsgemäß der festen amorphen Matrix zugegeben wird, trifft es auf unterschiedliche
Stellen in diesem, wie z.B. engste Nachbarverhältnisse, Elementabstände, Bindungswinkel und Festigkeiten,
geladene und lokalisierte Zustände im Bandabstand, Mikroblasen, Hängebindungen, Einzelpaare u. dgl·, auf
die es nicht treffen würde, wenn es in die Masse oder über der Glas-Übergangs-Temperatur oder der Schmelztemperatur
des amorphen Materials eingebracht würde, und das Modifizierungsmaterial kann diese Punkte oder
Orte aussuchen und leicht die elektronische Konfiguration der amorphen Matrix modifizieren, indem gewünschte
elektronische Zustände im Bandabstand gebildet werden (die auch die lokalisierten Zustände im Bandabstand
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modifizieren können), tun deren Aktivierungsenergie zu reduzieren.
Wo die amorphe Matrix anfangs lokalisierte Zustände, Mikroporen, Hängebindungen, Einzelpaare u.
dgl. aufweist, kann das der amorphen Matrix zugegebene Modifizierungsmaterial auch wenigstens teilweise diese
deaktivieren zusätzlich zur Bildung neuer elektronischer Zustände.
Das der amorphen Matrix zugegebene Modifizierungsmaterial hat Orbitals, die mit der amorphen Matrix in Wechselwirkung
treten und elektronische Zustände im Bandabstand bilden, die die elektronischen Konfigurationen der amorphen
Matrix wesentlich modifizieren, um deren elektrische Aktivierungsenergie wesentlich zu reduzieren. Die Modifizierungsmaterialien
können Elemente umfassen aus den Gruppen I, II und III des Periodischen Systems, beispielsweise
Indium, Gallium oder Aluminium, die sp-Orbitals haben, Übergangsmetalle, beispielsweise Nickel, Wolfram,
Vanadium, Kupfer, Zink, Molybdän, Rhodium oder Eisen, die d-Orbitals haben, und seltene Erdelemente, die d-
und f-Orbitals haben. Die Übergangsmetalle mit den d-Orbitals,
die wenigstens atomar nicht voll sind, werden im allgemeinen vorgezogen, weil deren d-Orbitals ein größeres
Spektrum an Wechselwirkungsmöglichkeiten mit der amorphen Matrix aufweisen als die sp-Orbitals der Elemente der
Gruppen I, II oder III. Die amorphe Wirtsmatrix kann gebildet werden aus einem hauptsächlich Einzelpaaramorphen-Halbleitermaterial,
einschließlich Elementen aus der Gruppe VI des Periodischen Systems, wie z.B. Tellur, Selen, Schwefel, und aus der Gruppe V des Periodischen
Systems, wo Einzelpaare eine Rolle spielen können, wie Arsen, ferner amorphen Halbleitermaterialien
mit hauptsächlich tetrahedraler Bindung aus der Gruppe
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- 46—
IV des Periodischen Systems, wie z.B. Silizium und/oder
Kohlenstoff, oder aus den Gruppen III und V oder den Gruppen II und VI des Periodischen Systems, wobei diese
Kombinationen ebenfalls hauptsächlich eine tetrahedrale Bindung haben, und aus amorphen Halbleitermaterialien
aus der Gruppe III, die Bor enthalten, alt oder ohne Kohlenstoff.
Von den verschiedenen amorphen Halbleitermaterialien, die zu der amorphen Matrix geformt werden, erhält man
gute Ergebnisse, insbesondere Materialien, die hauptsächlich Einzelpaare enthalten, wie die Elemente der Gruppe
VI einschließlich Tellur, Selen und/oder Schwefel, sowie Elemente der Gruppe V einschließlich Arsen, von denen
alle Bindungen bilden können, einschließlich kovalenter Bindungen, um sie in die amorphe Matrix einzubinden,
sowie Einzelpaare (lone pairs), die in Wechselwirkung mit den Orbitals des Modifizierungsmaterials treten
können, um tibertragende oder koordinierte Bindungen zu bilden. Eine solche amorphe Matrix kann ferner starke
Querverknüpfungs-Elemente enthalten, wie die aus der Gruppe IV einschließlich Silizium und Germanium, die
durch Bindungen, einschließlich kovalenter Bindungen, mit Elementen der Gruppe VI in der amorphen Matrix verbunden sind, so daß diese im wesentlichen ihre strukturelle Konfiguration von eher lokaler als langgestreckter Ordnung sowie den Bandabstand ihrer elektronischen
Konfiguration beibehält. Durch geeignete Auswahl dieser Elemente und der relativen Mengen der ausgewählten Elemente oder durch Verwendung zusätzlicher Elemente in
der amorphen Matrix kann die strukturelle Konfiguration gewählt oder bestimmt werden, um elektronische Konfigurationen mit im wesentlichen Jedem gewünschten Bandab-
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stand zu schaffen. Die amorphe Matrix aus dem festen amorphen Halbleitermaterial kann daher so hergestellt
werden, daß gewünschte Bandabstände in ihr vorhanden sind.
In der amorphen Matrix des amorphen Halbleitermaterials einschließlich der Elemente der Gruppe VI, die eine Kette
oder eine Ringanordnung haben, besteht ein viel größerer Abstand zwischen den strukturellen Bindungen und den
elektrischen Konfigurationen als in vielen anderen amorphen Halbleitermaterialien, beispielsweise den tetrahedralen
Elementen der Gruppe IV, wie Silizium und Germanium, die eine im wesentlichen stabile geometrische
Anordnung haben, da die Elemente der Gruppe VI Elemente vom polymeren Typ sind, mit der Möglichkeit einer Krümmung
oder Verbiegung der Verbindung, und die elektronischen Konfigurationen der amorphen Matrix bestehen hauptsächlich
aus Einzelpaaren und deren Wechselwirkungen mit den nächsten Nachbarn. Diese amorphen Halbleitermaterialien
werden strukturell kompensiert oder angeglichen, damit sie eigenleitend sind,und sie werden als ideale
amorphe Materialien betrachtet, da sie, wenn überhaupt, wenige Hängebindungen und keine Mlkroblasen haben, sind
sie spin-kompensiert (spin compensated). Diese stehen im Kontrast zu den tetrahedralen amorphen Halbleitermaterialien Silizium und Germanium der Gruppe IV, die
Hängebindungen und Mikroblasen haben, die Spins haben, die durch Spin-Resonanz-Mittel feststellbar sind.
Modifizierungsstoffe wie die Elemente der Gruppe I einschließlich Lithium, dl· Elemente der Gruppe II und III,
einschließlich Indium und Gallium, haben sp-Orbitals, die Übergangsmetalle einschließlich beispielsweise Nickel,
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3V-
Wolfram, Molybdän, Eisen, Vanadium, Rhodium, Zink oder Kupfer haben d-Orbitals und die seltenen Erdelemente
haben d- und f-Orbitals, und diese genannten Elemente
können leicht in die amorphe Matrix aus dem festen amorphen Halbleitermaterial eingebracht werden, einschließlich der Elemente der Gruppe VI, und zwar durch
Diffusion, Code-Positionierung o. dgl., wie oben beschrieben, wobei sehr gute Ergebnisse erzielt werden,
Insbesondere mit Elementen der Gruppe III und den Ubergangsme teilen.
Die Zugabe dieser Modifizierungsstoffe zu der amorphen Matrix b .«oinflußt primär nicht die strukturellen Bindungen der strukturellen Anordnungen der amorphen Matrix
oder deren Bandabstand in Irgendeiner merklichen Weise, obwohl einige der Modifizierungsstoffe in die strukturellen Bindungen eingebaut werden können. Sie beeinflussen
Jedoch die lokalen Zustände der elektrisch aktiven Zentren, im Bandabstand und die elektrische Aktivierungsenergie der elektronischen Konfigurationen in merklichem
Maße, um die amorphe Matrix aus einem eigenleitenden Halbleiter in einen störstellenleitenden Halbleiter umzuformen. Das Modifizierungsmaterial tritt in Wechselwirkung mit den soliden amorphen Materialien der amorphen Matrix, um elektrische Zustände oder elektrisch
aktive Zentren zu bilden, und vieles von diesem bedingt die Wechselwirkung der Orbitals des Modifizierungsmaterials mit den Einzelpaaren der amorphen Matrix. Die Zugabe der Modifizierungsstoffe zu den amorphen Halbleitermaterialien in der amorphen Matrix kann daher einen minimalen Effekt auf die strukturellen Anordnungen und den
Bandabstand haben, sie kann jedoch ein Spektrum von Effekten von schwach bis stark auf die elektronischen
Anordnungen und die Aktivierungsenergie haben.
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Die elektronischen Zustände oder die elektrisch aktiven Zentren, die so erzeugt werden, umfassen die Erzeugung
von elektrisch geladenen Zentren. Gleichzeitig können irgendwelche lokalen Zustände oder elektrisch aktiven
Zentren, die in der amorphen Matrix vorhanden sein können, beispielsweise verursacht durch die Einzelpaare, die Valenz-Wechsel-Paare
u. dgl., wesentlich deaktiviert werden, so daß die elektronischen Zustände oder elektrisch aktiven
Zentren, die durch das Modifizierungsmaterial geschaffen wurden, im wesentlichen die elektronischen Zustände
im Bandabstand und die elektrische Aktivierungsenergie bestimmen. Die Dichte der lokalen Zustände oder
elektrisch aktiven Zentren in dieser amorphen Matrix aus Einzelpaar-amorphem-Halbleitermaterial wird durch
den zugegebenen Modifizierungsstoff wesentlich geändert, und es sind im wesentlichen keine Gruppen mit relativ
hoher Dichte mehr im Bandabstand zwischen dem Fermi-Niveau und dem Leitungsband oder dem Valenzband vorhanden
wie bei dem durch Glühentladung hergestellten amorphen Silizium, das oben beschrieben wurde. Als Folge
hiervon kann das Fermi-Niveau in beträchtlich größerem Umfang in dem Bandabstand auf das Leitungsband oder auf
das Valenzband zu durch das Modifizierungsmaterial verschoben werden, um beträchtlich größere Reduzierungen
der elektrischen Aktivierungsenergie zu bewirken. Die Menge des der amorphen Matrix zugegebenen Modifizierungsmaterials
bestimmt die Stärke der Modifizierung der lokalisierten Zustände und die Bildung elektronischer
Zustände Innerhalb des Bandabstandes und die Stärke der Reduzierung der elektrischen Aktivierungsenergie.
Die elektronischen Zustände und der Bandabstand sowie die elektrische Aktivierungsenergie können daher
vorbestimmt und entsprechend herbeigeführt werden, um die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu erhalten.
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- 2ΤΓ-
Die Ausführungen in Verbindung mit den amorphen Einzelpaar-Halbleitermaterialien treffen auch auf die amorphen
Halbleitermaterialien in tetrahedraler Bindung und auf die amorphen Halbleitermaterialien zu, die Bor enthalten. Bei den amorphen Halbleitermaterialien, die hauptsächlich tetrahedrale Bindung haben, enthalten die lokalisierten Zustände oder elektrisch aktiven Zentren im
Bandabstand u.a. defekte elektronische Konfigurationen, wie z.B. nicht-tetrahedrale Bindung, sowie Hängebindungen und hier tritt das Modifizierungsmaterial in Wechselwirkung mit solchen Materialien in der amorphen Matrix,
um die elektronischen Zustände oder elektrisch aktiven Zentren im Bandabstand zu ändern und zu bilden, wobei
vieles von diesem die Wechselwirkung der Orbitals des Modifizierungematerials mit den defekten elektronischen
Konfigurationen und den Hängebindungen der amorphen Matrix umfaßt. Die Übergangsmetalle mit den d-Orbitals liefern besonders gute Resultate, wenn sie als Modifizierungsmaterial verwendet werden· Wegen der strukturellen
Anordnungen dieser amorphen Halbleitermaterialien, die nicht nur eines, sondern eine Vielzahl von Elementen
einschlieSen, wird bevorzugt, das Modifizierungsmaterial durch Code-Positionierung (z.B. gleichzeitiges
Aufsprühen) mit diesen amorphen Halbleitermaterialien aufzubringen, während die amorphe Matriz gebildet wird.
In dem amorphen Halbleitermaterial, das Bor enthält, fassen die lokalisierten Zustände oder elektrisch aktiven Zentren im Bandabstand u.a. Drei-Zentren-Bindung,
bei der zwei Elektronen von drei Atomen in einer einzelnen kovalenten Bindung geteilt werden, sowie nachgiebige Nichtbindungs-Zuatinde, die gewöhnlich leer
sind und in einer Hinsicht umgekehrte Analoge von Ein-
zelpaarzustMnden sind. Hier wirkt das Modifizierungsmaterial mit diesem Halbleitermaterial in der amorphen
Matrix zusammen, um die elektronischen Zustände oder elektrisch aktiven Zentren im Bandabstand zu bilden
und vieles von diesem bedingt die Wechselwirkung der Orbitals des Modifizierungsmaterials mit dem Dreifachzentrum oder der anderen Bindung in der amorphen Matrix.
Die Übergangsmetalle mit d-Orbitals liefern besonders
gute Resultate, wenn sie als Modifizierungsmaterial verwendet werden. Hier wird ebenfalls vorgezogen, das
Modifizierungsmaterial durch Code-Positionierung (z.B. durch gleichzeitiges Aufsprühen) mit diesen amorphen
Halbleitermaterialien aufzubringen, während die amorphe Wirtsmatrix gebildet wird. Bor kann wegen seiner Drel-Zentrums-Bindung selbst als Modifizierungsmaterial für
ein anderes Wirtsmatrixmaterial, wie z.B. Silizium, verwendet werden.
Das amorphe Halbleitermaterial nach der Erfindung kann so hergestellt werden, daß es die gewünschten physikalischen und elektrischen Eigenschaften hat, beispielsweise eine Bandbreite oder einen Bandabstand E(eV) innerhalb eines Bereichs von 0,40 bis 2,5, eine elektrische Leitfähigkeit bei Raumtemperatur (5"οιρ (-^2* cm) in
—4 +1
einem Bereich von 10 bis 4 χ 10 , eine elektrische
Aktivierungsenergie E9- (eV) in einem Bereich von 0 bis
1,3, einem Seebeck-Koeffizienten S (V/°C) in einem Bereich von 0 bis +2 χ 10 , wobei der Leitungstyp entweder ρ oder η sein kann und die thermische Leitfähigkeit
etwa 4 χ 10"*·5 betragen kann.
Mit diesen breiten Bereichen können viele unterschiedliche Elemente für zahlreiche unterschiedliche Anwendungs-
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3?
fälle gebaut werden. Durch geeignete Wahl des Seebeck-Koeffizienten
und der elektrischen Leitfähigkeit (die relativ hoch sein sollte) sowie der thermischen Leitfähigkeit
(die relativ niedrig sein sollte) können leistungsfähige thermoelektrische Geräte leicht hergestellt
werden.
Bei einigen der amorphen Halbleiterelemente nach der Erfindung wird durch die Zugabe des Modifizierungsmaterials
zu der amorphen Matrix der normale Leitfähigkeitstyp (p oder n) nicht geändert, während bei anderen eine Änderung
zum entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp erfolgt, insbesondere wenn eine merkliche Menge an Modifizierungsmaterial zugegeben wird. Es ist daher möglich mit Hilfe
der Erfindung Elemente mit pn-übergang zu schaffen zur Steuerung von Strömen u. dgl.
Weitere Merkmale der Erfindung betreffen die Komponenten der amorphen Halbleiterelemente und die Zusammenhänge
zwischen den Komponenten und der Herstellung der amorphen Halbleiterelemente.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der
Fig. 1 und 2 Diffusionsmethoden zur Bildung des amorphen Halbleiterteiles nach Fig. 3 darstellen.
Flg. 3 zeigt schematisch ein amorphes Halbleiterteil nach der Erfindung, das z.B. durch Code-Positionierung,
durch Ioneneinpflanzung oder durch Diffusion nach den Fig. 1 und 2 hergestellt ist.
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3$
Fig. 4 zeigt eine Halbleiteranordnung mit dem amorphen Halbleiterelement nach Fig. 3.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Diffusionsverfahren zur Herstellung
eines dickeren amorphen Halbleiterteiles.
Fig. 6 zeigt eine weitere Halbleiteranordnung ähnlich derjenigen nach Fig. 4, jedoch mit dem dickeren
amorphen Halbleiterteil, das durch Code-Positionierung, Ioneneinpflanzung oder Diffusion nach
Fig. 5 hergestellt sein kann.
Fig. 7 und 8 zeigen Diffusionsmethoden ähnlich denjenigen nach den Fig. 1 und 2 zur Bildung des amorphen
Halbleiterelementes nach Fig. 9.
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des amorphen Halbleiterelementes, das durch Code-Positionierung,
Ioneneinpflanzung oder Diffusion nach den Fig. 7 und 8 hergestellt sein kann.
Fig.10 zeigt eine weitere Halbleiteranordnung unter Verwendung
des amorphen Halbleiterelementes nach Fig. 9.
Fig.11 zeigt eine weitere Diffusionsmethode zur Herstellung
eines dickeren amorphen Halbleiterelementes ähnlich wie bei Fig. 5.
Fig.12 zeigt eine weitere Form einer Halbleiteranordnung
ähnlich derjenigen von Fig. 10, jedoch mit einem dickeren amorphen Halbleiterelement, das z.B.
durch Code-Positionierung, Ioneneinpflanzung oder Diffusion gemäß Fig. 11 hergestellt sein
kann.
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- 2k"
HO
Pig.13 zeigt eine Anordnung mit pn-übergang unter Verwendung des amorphen Halbleiterelementes nach
der Erfindung.
Flg.14 zeigt ein Diagramm, wobei der Absorptionskoeffizient über dem Bandabstand aufgetragen ist und
die kleineren Unterschiede zwischen dem Bandabstand des unmodifizierten amorphen Halbleitermaterials und dem Bandabstand des modifizierten
amorphen Halbleitermaterials dargestellt sind.
Fig.15 zeigt ein Diagramm, in welchem die elektrische
Leitfähigkeit über dem Kehrwert der Temperatur aufgetragen ist und die Aktivierungsenergie des
unmodifizierten Materials und des modifizierten Materials bei verschiedenen Stärken der Modifizierung dargestellt sind.
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist eine AusfUhrungsform einer
Halbleiteranordnung allgemein mit 10 bezeichnet. Sie umfaßt ein amorphes Halbleiterelement 11, das auch in Fig.
3 gezeigt ist, und das auf einem Substrat 12 niedergeschlagen ist, das vorzugsweise aus einem Isoliermaterial, wie z.B. Glas o. dgl. besteht. Das amorphe Halbleiterelement 11 umfaßt ein amorphes Halbleitermaterial
13» das in Fora einer festen amorphen Wirtsmatrix ausgebildet 1st, die strukturelle Konfigurationen hat, die
eher lokale anstatt langgestreckte Ordnung haben, sowie elektronische Konfigurationen, die einen Bandabstand und eine große elektrische Aktivierungsenergie
haben. Das amorphe Halbleiterelement 11 enthält ferner
ein Modifizierungsmaterial 14, das der amorphen Matrix
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zugegeben worden ist und das im wesentlichen homogen in dem amorphen Halbleitermaterial 13 verteilt ist. Das
amorphe Halbleiterelement kann ferner Elektroden 16 und 17 zum Anbringen elektrischer Verbindungen aufweisen.
Vorzugsweise ist das amorphe Halbleiterelement 11 durch Code-Positionierung (Codeposition) des amorphen Halbleitermaterials
und des Modifizierungsmaterials hergestellt, beispielsweise durch gleichzeitigen Niederschlag oder
gleichzeitiges Aufsprühen. Das gemeinsame Aufsprühen kann mit Hilfe eines üblichen Hochfrequenzsprühsystemes vorgenommen
werden. Hier ist eine Kathode oder ein Target mit einer üblichen Aluminiumstützplatte verbunden, und es
besteht aus dem Halbleitermaterial, das auf dem Substrat 12 niedergeschlagen werden soll. Ferner sind Stücke des
Modifizierungsmaterials an dem Halbleitermaterial des Targets angebracht. Die Substrate 12 werden von einem
Träger gehalten, der von dem Target einen Abstand von etwa 3,5 cm hat bei einem Kathodendurchmesser von etwa
8,5 cm (3 1/2") und der einen Abstand von etwa 3 cm hat bei einem Kathodendurchmesser von etwa 2,5 cm (1").
Die Sprühvorrichtung wird zunächst auf einen Druck evakuiert, der unter etwa 6 χ 10 Torr liegt. Dann wird
Argon in die Vorrichtung eingeführt, um einen Arbeitsdruck von etwa 5 x 10"^ Torr zu erzeugen, der z.B. mit
Hilfe eines Pirani-Vakuummeßgerätes bestimmt und über wacht wird, so daß sich effektiv ein Druck von etwa
7 x 10""* Torr in der Vorrichtung ergibt. Die Oberfläche
der Kathode und die Stücke des Modifizierungsmaterials werden zuerst gereinigt, indem gegen die Vand der Maschine angrenzend an die Substrate etwa 30 Minuten lang
gesprüht wird. Dann wird die Wand oder der Deckel ge-
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öffnet und das Halbleitermaterial und die Stücke aus Modifizierungsmaterial,
die an ihm angebracht sind, werden zusammen auf die Substrate aufgesprüht. Die Kathode und
die Halterung für die Substrate sind beide wassergekühlt, so daß ihre Temperaturen während des Aufsprühens niedrig
sind. Die Hochfrequenzenergie der Maschine kann eine Frequenz von etwa 13,56 MHz und eine Spannung von etwa
1000 Volt haben, wobei bei einem Kathodendurchmesser von etwa 8,5 cm eine Leistung von etwa 50 bis 70 Watt verwendet
wird.
Die Niederschlagsraten hängen von den aufgesprühten Materialien ab, und die Niederschlagszeit wird variiert, um
die gewünschten Dicken der Ablagerung zu erhalten. Die Dicke der gleichzeitig abgelagerten Materialien, d.h.
des Halbleitermaterials und des Modifizierungsmittels,
können vor wenigen hundert Angström bis etwa 5/u variieren,
abhängig von dem späteren Verwendungszweck des amorphen Halbleiterelementes. Das Halbleitermaterial und das
Modifizierungsmaterial werden auf den Substraten in amorpher Form niedergeschlagen.
Die Menge des Modifizierungsmaterials, das im wesentlichen homogen dem amorphen Halbleitermaterial bei der Herstellung
des amorphen Halbleiterelementes zugegeben wird, ist generell bestimmt durch die Fläche oder GröBe der
Stücke des Modifizierungsmaterials, die an dem Halbleitermaterial der Kathode oder des Targets angebracht sind.
Die dem amorphen Halbleitermaterial zugegebenen Modifizierungsmittel können daher leicht in gewünschter Weise
kontrolliert werden. Um beispielsweise ein amorphes Halbleiterelement mit einer Dicke von etwa 1000 X zu
erhalten, bestehend aus Gg·*·*.,*/·*^·*·*^/·*^·*·*^'] /, mit
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Nickel als Modifizierungsmaterial, ist ein Aufsprühen von etwa 7 Minuten mit einer 8,5 cm-Kathode erforderlich,
während für ein Halbleitermaterial aus Te3i_2/3Se31-2/3
Ge31_o/3 und As5 die Aufsprühzeit etwa 3 1/2 Minuten bei
einer 8,5 cm-Kathode beträgt. Infolge des gleichzeitigen gemeinsamen Aufsprühens wird als Modifizierungsmaterial
14 im wesentlichen homogen dem Halbleiterelement 11 zugegeben, wodurch sich eine im wesentlichen homogene Verteilung
ergibt.
Alternativ kann das Modifizierungsmaterial 14 der amorphen Matrix, die das amorphe Halbleitermaterial 13 enthält,
durch Ioneneinpflanzung zugegeben werden. Ferner kann das Modifizierungsmaterial 14 bei der Herstellung
des amorphen Halbleiterelementes der amorphen Matrix, die das amorphe Halbleitermaterial 13 enthält, durch
Diffusion im wesentlichen homogen zugegeben werden, wie insbesondere in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.
Gemäß Fig. 1 kann ein Film 13 aus einem amorphen Halbleitermaterial
auf einem Substrat 12 niedergeschlagen werden, worauf ein Film aus Modifizierungsmaterial 14 auf diesem
niedergeschlagen werden kann. Das Modifizierungsmaterial 14 kann in das Halbleitermaterial 13 eindiffundiert werden,
um das amorphe Halbleiterelement 13 nach Fig. 3 zu schaffen. In gleicher Weise kann gemäß Fig. 2 ein Film
13 aus amorphem Halbleitermaterial und ein Film 14 aus Modifizierungsmaterial und dann ein Film 13 aus
amorphem Halbleitermaterial nacheinander auf dem Substrat 12 niedergeschlagen werden, um eine Sandwich-Konstruktion
zu erzeugen. Hier kann das Modifizierungsmaterial in beiden Richtungen in die Filme 13 aus amorphem
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Halbleitermaterial eindiffundiert werden, um das amorphe
Halbleiterelement 11 nach Fig. 3 zu erzeugen.
Der Vakuum-Niederschlag der Schichten 13 und 14 kann in
einem üblichen Vakuum-Niederschlagssystem vorgenommen werden. Das niederzuschlagende Halbleitermaterial wird
in einen Behälter aus Wolfram gebracht, und das niederzuschlagende Modifizierungsmaterial wird in einem anderen
Wolframbehälter angeordnet. Die Substrate 12, auf denen die Materialien abgelagert werden sollen, werden von einem
Träger gehalten, der etwa 10 cm oberhalb der Behälter angeordnet ist. Zwischen den Behältern und den Substraten
ist ein Verschluß angeordnet. Die Behälter werden einzeln durch Widerstandsheizgeräte erwärmt.
—5
etwa 5 x 10 Torr. Der Behälter mit dem Halbleitermaterial wird erwärmt und der Verschluß geöffnet, so daß das
Halbleitermaterial auf die Substrate aufgedampft wird. Mit Hilfe eines Sloan-Niederschlagsmeßgerätes wird der
Verschluß geschlossen und die Heizung für das Halbleitermaterial abgeschaltet, um den Niederschlag zu stoppen,
wenn eine gewünschte Niederschlagsdicke erreicht ist. Danach wird der Behälter mit dem Modifizierungsmaterial erwärmt und der Verschluß geöffnet, um das Modifizierungsmaterial auf dem Film aus Halbleitermaterial, der zuvor
auf den Substraten abgelagert worden ist, niederzuschlagen. Wenn eine gewünschte Dicke des Modifizierungematerials erreicht ist, wird der Verschluß geschlossen und
die Heizung für das Modifizierungsmaterial abgeschaltet.
Wenn eine Sandwich-Ausbildung erwünscht ist, wie in Fig. 2 gezeigt, wird eine weitere Schicht 13 aus Halbleitermaterial auf der Schicht 14 aus dem Modifizierungsmat·-
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- 99--
rial niedergeschlagen. Bei einer typischen Ablagerung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, kann die Dicke der Halbleitermaterialschicht
etwa 1000 A* und die Dicke der Modifizierungsmaterialschicht
etwa 300 X betragen. In einem anderen typischen Beispiel, wie in Fig. 2 gezeigt, kann
die Dicke von Jeder der Schichten 13 des Halbleitermaterials etwa 400 2 und die Dicke des Filmes 14 aus dem Modifizierungsmaterial
etwa 200 8 betragen.
Nachdem die Schichten aufgebracht sind, werden die Bauteile nach den Fig. 1 und 2 auf eine heiße Platte von
etwa 210°C aufgesetzt über eine Zeitspanne im Bereich von etwa 1 Minute bis 1 Stunde, wodurch das Modifizierung
smaterial der Schicht 14 in das Halbleitermaterial der Schicht oder der Schichten 13 eindiffundiert wird,
um das amorphe Halbleiterelement 11 nach Fig. 3 zu bilden. Die Schicht oder die Schichten 13 des Halbleitermaterials
sind in amorpher Form niedergeschlagen, ebenso wie das Modifizierungsmaterial 14, so daß das entstehende
Bauteil nach Fig. 3 ein amorphes Element 11 ist, das aus dem amorphen Halbleitermaterial 13 und dem
amorphen Modifizierungsmaterial 14 besteht, das im wesentlichen homogen in dem ersteren diffundiert und verteilt
ist.
Wie Fig. 4 zeigt, sind die Elektroden 16 und 17 im Abstand an dem amorphen Halbleiterelement 11 angebracht,
um die elektrischen Eigenschaften der gesamten Länge des Halbleiterteiles 11 auszunutzen. Die Anordnung 10
nach Fig. 4 kann beispielsweise ein thermoelektrischer
Generator sein, so daß, wenn ein Ende der Anordnung auf eine höhere Temperatur als das andere Ende erwärmt wird,
eine thermoelektrische Energie in dem Halbleiterelement
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erzeugt wird, die an den Elektroden 16 und 17 abgenommen
werden kann.
Eine andere Ausführungsform ist die Anordnung 1OA nach Fig. 10, die sich von der Anordnung 10 nach Fig. 4 insofern
unterscheidet, als die Elektroden 16 und 17 an gegenüberliegenden Seiten des amorphen Halbleiterelementes
11 angeordnet sind, so daß sie auf die elektrischen Eigenschaften des Halbleiterteiles 11 durch dessen Dicke hindurch
ansprechen anstatt über dessen Länge. In diesem Zusammenhang wird, wie Fig. 9 zeigt, zuerst eine metallische
Elektrode 16 auf iem Substrat 12 niedergeschlagen, ehe das amorphe Halbleiterteil 11 niedergeschlagen wird.
Das amorphe Halbleiterelement 11 einschließlich der amorphen Halbleitermatrix 13, der das Modifizierungsmaterial
14 homogen zugeführt worden ist, kann in derselben Weise
geformt und niedergeschlagen werden wie das amorphe Halbleiterelement 11 nach Fig. 3. Das amorphe Halbleiterelement
11 kann durch gemeinsames Aufsprühen oder durch Diffusion hergestellt werden, wie oben erläutert und wie
in den Fig. 7 und 8, die den Fig. 1 und 2 entsprechen, gezeigt ist.
Nachdem das amorphe Halbleiterelement 11 hergestellt wor den ist, wie in Fig. 9 gezeigt, wird eine metallische
Elektrode 17 auf ihm niedergeschlagen, wie Fig. 10 zeigt. Beispielsweise kann die Anordnung 1OA nach Fig. 10 als
thenaoelektrischer Generator verwendet werden durch Erwärmung der Elektrode 17 auf eine Temperatur oberhalb
derjenigen der Elektrode 18, um eine thermoelektrische Energie in dem amorphen Halbleiterelement 11 zu erzeugen, die durch die Elektroden 16 und 17 abgenommen werden kann. Nach einem anderen Beispiel kann die metall!-
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sehe Elektrode 17 ein transparentes Metall sein, so daß
Licht durch sie hindurchtreten kann. Die transparente Elektrode 17 bildet somit bezüglich dem Halbleiterelement
eine Schottky-Sperrschicht zwischen sich und dem Halbleiterelement 11, Licht, z.B. Sonnenenergie, erzeugt
an der Schottky-Sperrschicht photoelektrisch eine Spannung und einen Strom, die durch die Elektroden 16 und
abgeführt werden können.
Die Fig. 6 und 12 zeigen amorphe Halbleiteranordnungen 20 und 2OA ähnlich den Anordnungen 10 und 10A der Fig.
4 und 10. Die Anordnungen 20 und 2OA unterscheiden sich von den Anordnungen 10 und 10A insofern, als die Anordnungen
20 und 2OA beträchtlich dicker als die Anordnungen 10 und 10A sind. Die dicken amorphen Halbleiterelemente
11 der Anordnungen 20 und 2OA können erhalten werden durch Erhöhung der Zeitdauer des gemeinsamen Aufsprühens
des amorphen Halbleitermaterials und des Modifizierungsmaterials. Das dickere amorphe Halbleiterelement
11 der Anordnungen 20 und 2OA kann auch durch Diffusion hergestellt werden, wie oben beschrieben.
Hier können zusätzliche Schichten 14 aus Modifizierungsmaterial und Schichten 13 aus Halbleitermaterial niedergeschlagen
werden, und man kann viele solcher Schichten verwenden. Dies ist beispielsweise in den Fig. 5 und 6
gezeigt. Das Modifizierungsmaterial der Schichten 14 ist in die amorphen Halbleiterschichten 13 nach dem
oben beschriebenen Diffusionsverfahren eindiffundiert.
Die amorphen Halbleiterelemente 11 können p-Leitfähigkeit
oder η-Leitfähigkeit haben und, wie Fig. 13 zeigt, eine allgemein mit 22 bezeichnete Anordnung kann zwei
Schichten aus amorphen Halbleiterelementen 11 umfassen,
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von denen eine p-Leitfähigkeit und die andere n-Leitfähigkeit hat. Diese beiden Schichten 11 bilden zwischen sich
einen pn-übergang 23. Die Anordnung 22 eignet sich daher z.B. zum Steuern von Strömen o. dgl.
In Fig. 15 ist graphisch eines der Hauptmerkmale der Erfindung dargestellt, und es ist die elektrische Leitfähigkeit CT (-Qcm) über dem Kehrwert der Temperatur
1000/T(0K)" dargestellt. Das unmodifizierte amorphe
Halbleitermaterial in der amorphen Wirtsmatrix hat elektrische Konfigurationen, die einen Bandabstand Eq^
und eine große elektrische Aktivierungsenergie E^- haben,
und da dieses unmodifizierte Material eigenleitend 1st, beträgt seine elektrische Aktivierungsenergie E^- im
wesentlichen die Hälfte der Bandbreite bzw. des Bandabstandes E0^. Hier beträgt der Bandabstand 1,5 und die
elektrische Aktivierungsenergie ist 0,75 eV, wie durch die Kurve 35 gezeigt· Wenn dem amorphen Halbleitermaterial Modifizierungsmaterial zugegeben wird, wird das
eigenleitende unmodifizierte Halbleitermaterial umgekehrt oder verändert zu einem storstellenleitenden Material, um störstellenleitende Niveaus zu stabilisieren, wie durch die gestrichelten Kurven 36 in Fig. 15
gezeigt ist, abhängig von der zugegebenen Menge an Modifizierungsmaterial, verbunden mit einer entsprechenden Abnahme der elektrischen Aktivierungsenergie E0. ,
bis eine elektrische Aktivierungsenergie von 0,02 eV erreicht ist, wie durch die Kurve 37 in Fig. 15 dargestellt ist. Mit diesen stabilen Sturstellen-Nlveaus
wird die elektrische Leitfähigkeit bei Raumtemperatur und darüber G"RT(-ß.cm)" entsprechend gesteigert, wie
durch den Schnitt der Raumtemperaturlinie 38 mit den Kurven 35. 36 und 37 in Fig. 15 dargestellt ist. Dae
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¥5
unmodlfizierte amorphe Halbleitermaterial, das im Grundsatz
eigenleitend ist, kann daher durch Zugabe ausgewählter Mengen von Modifizierungsmaterial nach Wunsch in ein
Material umgewandelt werden, das im Grundsatz störstellenleitend ist und das stabile Störstellen-Niveaus bei
Raumtemperatur und darüber hat, die die gewünschten elektrischen Aktivierungsenergien E^- besitzen, die verringert
werden, sowie die gewünschten elektrischen Leitfähigkeiten G~ Rlj, die gesteigert werden, abhängig von der Menge
des dem amorphen Halbleitermaterial zugegebenen Modifizierungsmateriale.
Ein breiter Bereich von Aktivierungsenergie und elektrischer Leitfähigkeit kann somit in dem
amorphen Halbleiterelement erzeugt werden, um die gewünschten elektrischen Parameter zu erhalten.
Fig. 14 zeigt graphisch ein anderes wichtiges Merkmal der Erfindung, wobei der Absorptionskoeffizient log** (cm)
über dem Bandabstand E(eV) aufgetragen ist. Der Bandabstand Eq^ entspricht der Energie, bei der der Absorptionskoeffizient (X des amorphen Halbleiterelementes gleich
10 (cm) ist. Für das unmodifizierte Halbleitermaterial nach der Kurve 35 von Fig. 15 beträgt der Bandabstand
Eq^ im wesentlichen 1,50 eV, wie durch die Kurve 39 von
Fig. 14 gezeigt ist, und für ein modifiziertes Halbleitermaterial gemäß der Kurve 37 von Fig. 15 beträgt der
Bandabstand EQ^ im wesentlichen 1,45 eV, wie durch die
Kurve 40 von Fig. 14 gezeigt ist. Wie erkennbar, besteht nur eine sehr kleine Differenz bei den Bandabständen
Eq^ zwischen dem unmodifizierten Halbleitermaterial und
dem modifizierten Material, während eine beträchtliche Differenz zwischen den Aktivierungsenergien E17. und den
elektrischen Leitfähigkeiten 6"^ vorhanden ist. Dies
rührt vermutlich davon her, daß die Zugabe von Modifi-
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zierungsmaterial zu dem amorphen Halbleitermaterial wenig
Auswirkung auf die strukturellen Konfigurationen der amorphen Halbleitermatrix und den Bandabstand der elektrischen
Konfigurationen hat. Es kann daher ein weiter Bereich an Aktivierungsenergie und elektrischer Leitfähigkeit bei der
Herstellung der amorphen Halbleiterelemente konstruktiv erfaet werden, ohne hierbei die strukturellen Konfigurationen
und den Bandabstand des amorphen Halbleitermaterials wesentlich zu verändern, was von Vorteil ist hinsichtlich
der Beibehaltung der physikalischen Eigenschaften einschließlich der thermischen und optischen Eigenschaften.
Es besteht somit ein breiter Entwicklungsbereich oder Konstruktionsbereich
für die strukturellen Konfigurationen und die Energie (Bandabstand) E(eV) bei den amorphen
Halbleiterelementen,und dies kann durch geeignete Auswahl
der amorphen Halbleitermaterialien erzielt werden. Beispielsweise haben die nachfolgend aufgeführten amorphen
Halbleitermaterialien etwa die genannten Bandabstände E(eV). Se - 2,5; GeSe - 2,2; Te35-1/3Se33-i/3
Ge33-1/3 - 1'5; Te31-2/3Se31-2/3Ge31-2/3As5 "" 1'4;
As99Te1 - 1,2; Ge80Te20 - 0,5; Si - 1,5; SiC - 2,06;
B^C - 3,0; As - 1,2 u. dgl. Diese amorphen Halbleiter
können ebenfalls mit Modifiziermaterialien modifiziert werden, um eine Störstellenleitung sowie gewünschte
Aktivierungsenergien und elektrische Leitfähigkeiten bei Raumtemperatur und darüber zu erzeugen.
Nachfolgend werden einige Beispiele für amorphe Halbleiterelemente
nach der Erfindung gegeben, die verschiedene amorphe Halbleitermaterialien und verschiedene
Modifizierungsmaterialien verwenden, wobei deren
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$4
physikalische und elektrische Eigenschaften aufgeführt sind, einschließlich dem Bandabstand E(eV), der elektrisehen
Leitfähigkeit bei Raumtemperatur G" Rm ( -n-cm)~ ,
der elektrischen Aktivierungsenergie E^ (eV), des Seebeck-Koeffizienten
S(V/°C) und des Leitfähigkeitstyps.
I. Einem amorphen Halbleitermaterial bestehend aus Te,,j_2/3Se3<|_2/3Ge31-2/3As5' ^as hier m^ der Nummer
1562 bezeichnet wird, wurde als Modifizierungsmaterial Ni zugegeben. Das amorphe Halbleitermaterial und das nodifizierungsmaterial
wurden gemeinsam aufgesprüht, um das amorphe Halbleiterelement einschließlich der amorphen
Wirtsmatrix und dem zugegebenen Modifizierungsmaterial zu bilden, wobei sich folgende Eigenschaften ergaben.
E04 <rRT E6- S Typ
(1562) 1,42 5x10"10 0,7 +3100 ρ
+1,2 % Ni 1,22 3x1O"5 0,26-0,07 +300 ρ
+3,6 % Ni 1,22 8x10~4 0,22-0,08 -82 η
+7 96 Ni 1,12 4x10"2 0,13-0,05 -84 η
Es ist festzuhalten, daß mit zunehmenden Anteilen an Nickel der Bandabstand nicht merklich abnimmt, während
die elektrische Leitfähigkeit beträchtlich zunimmt, die Aktivierungsenergie nimmt beträchtlich ab, der Seebeck-Koeffizient
verändert sich, außerdem verändert sich der Leitfähigkeitstyp von ρ zu η bei Zugabe von wenigstens
einem bestimmten Prozentsatz an Nickel,
II. Es wurde das amorphe Halbleitermaterial Nr. 1562 wie in Beispiel I verwendet und als Modifizierungsmittel
Fe zugegeben. Das Halbleitermaterial und das Modifizie-
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- 36—
$2
rungsmittel wurden gemeinsam aufgesprüht, um den amorphen
Halbleiterkörper mit der amorphen Wirtsmatrix und dem Modifizierungsmittel zu bilden, wobei sie folgende Eigenschaften
ergaben.
| %4 | <rRT | V | S | Ty | |
| (1562) | 1,4 | 2x1 O*"8 | 0,55 | +3100 | MMi P |
| +5 % Fe | 1,46 | 1,8x10~5 | 0,20 | +20 | P |
Der Bandabstand ändert sich nicht merklich, die elektrische Leitfähigkeit nimmt beträchtlich zu, die Aktivierungsenergie nimmt beträchtlich ab, der Seebeck-Koeffizient
verändert sich wesentlich, der Leitfähigkeitstyp bleibt derselbe, obwohl es möglich ist, daß durch Zugabe von
weiterem Eisen der Leitfähigkeitstyp sich von ρ zu η ändern kann.
III. Es wurde das amorphe Halbleitermaterial Nr. 1562 wie in Beispiel I verwendet und als Modifizierungsmittel
Vanadium (V) zugegeben. Das Halbleitermaterial und das Modifizierungsmittel wurden wie oben beschrieben gleichzeltig
zusammen aufgesprüht, um den amorphen Halbleiterkörper mit der amorphen Wirtsmatrix und dem Modifizierungsmaterial
zu bilden, wobei sie folgende Eigenschaften ergaben.
(1562) 1,4 2X10"8 0,55 +3100 ρ
+6 % V 1,52 2Χ10"8 0,37 +266 ρ
Der Bandabetand ändert lieh nicht merklich, die elektrische Leitfähigkeit bleibt etwa dieselbe, die Aktiv!·-
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rungsenergie nimmt beträchtlich ab, der Seebeck-Koeffizient ändert sich merklich und der Leitfähigkeitstyp
bleibt derselbe. Es wird angenommen, daß durch Zugabe von mehr Vanadium der Leitfähigkeitstyp sich von ρ zu
η ändern kann.
IV. Es wurde das Halbleitermaterial 1562 nach Beispiel I verwendet und als Modifizierungsmittel Kupfer (Cu) zugegeben.
Das Halbleitermaterial und das Modifizierungsmittel wurden gemeinsam aufgesprüht, um den Halbleiterbauteil
mit der amorphen Matrix und dem Modifizierungsmittel
zu erzeugen, wobei sie folgende Eigenschaften ergaben.
| EO4 | 2x10"8 | 0,55 | S |
wmmmm
P |
|
| (1562) | 1.4 | 9x1O~9 | 0,5 | +3100 | η |
| +4 % Cu | -6000 | ||||
Die elektrische Leitfähigkeit und die Aktivierungsenergie ändern sich nicht wesentlich. Die Ursache hierfür kann
sein, daß die d-Orbltals von atomarem Kupfer voll sind.
Der Seebeck-Koeffizient ändert sich jedoch wesentlich, und der Leitfähigkeitstyp ändert sich von ρ zu n.
V. Es wurde das amorphe Halbleitermaterial Nr. 1562 und als Modifizierungsmittel Zn (Zink) verwendet. Das Halbleitermaterial und das Modifizierungsmittel wurden gemeinsam aufgesprüht, wie oben erläutert, um den Halbleiterbauteil mit der amorphen Matrix und dem Modifizierungsmittel zu erzeugen, wobei sie folgende Eigenschaften ergaben.
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- 38—
EO4 0RT V S Typ
(1562) 1,4 2x10"8 0,55 +3100 ρ +5 % Zn 1,58 1,3x1O"9 0,71 -520 η
Der Bandabstand, die elektrische Leitfähigkeit und die Aktivierungsenergie zeigen eine relativ kleine Änderung.
Die Ursache hierfür kann sein, daß die d-Orbitals von
atomarem Zink voll sind. Der Seebeck-Koeffizient ändert sich beträchtlich und der Leitfähigkeitstyp ändert sich
von ρ zu n.
VI. Es wurde ein amorphes Halbleitermaterial bestehend
aus Te33_i/3Se33_-i/3Ge33_i/3» das nachfolgend mit der
Nr. 2208 bezeichnet wird, und als Modifizierungsmittel Molybdän (Mo) verwendet. Das Halbleitermaterial und das
Modifizierungsmittel wurden gemeinsam aufgesprüht, um den Halbleiterkörper mit der amorphen Matrix und dem
Modifizierungsmittel zu erzeugen, mit folgenden Eigenschaften.
| 0,52 | 1000 | P |
| 0,455 | 100 | P |
| 0,354 | 13,6 | P |
S Typ
(2208) 1,5 10"8
+1 % Mo 1,24 2x1Ο"6
+8 % Mo 1,24 5x1Ο"4
Der Bandabstand nimmt nicht merklich ab, die elektrische Leitfähigkeit nimmt merklich zu, die Aktivierungsenergie nimmt etwas ab, der Seebeck-Koeffizient ändert sich
wesentlich und der Leitfähigkeitstyp bleibt p.
VII. Es wurde das amorphe Halbleitermaterial Nr. 2208 nach Beispiel VI und als Modifizierungsmaterial Rh
(Rhodium) verwendet. Das Halbleitermaterial und das
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Modifizierungsmittel wurden gemeinsam aufgesprüht, um den amorphen Halbleiterbauteil mit der amorphen Matrix
und dem Modifizierungsmittel zu erzeugen, wobei sich nach einem Glühen folgende Eigenschaften ergaben.
EO4 G-RT E5. S Typ
(2208) 1,5 10~10 0,79 1000 ρ +6 % Rh 1,59 1x10~9 0,68 5000 ρ
Der Bandabstand hat sich nicht verringert, die elektrische Leitfähigkeit hat zugenommen und die Aktivierungsenergie
hat abgenommen. Der Seebeck-Koeffizient hat beträchtlich zugenommen,und der Leitfähigkeitstyp bleibt p.
VIII. Es wurde amorphes Halbleitermaterial Nr. 2208 wie in Beispiel VI und als Modifizierungsmittel Indium (In)
verwendet. Hier wurde das amorphe Halbleitermaterial zunächst zu der amorphen Wirtsmatrix geformt und das Modifizierungsmittel
in die Matrix eindiffundiert, wie oben erläutert, um das amorphe Halbleiterelement mit der Matrix
und dem Modifizierungsmittel zu erzeugen. Es wurde ein Sandwich-Aufbau benutzt, wie in Fig. 2 gezeigt, wobei
die Schicht aus modifiziertem Material im wesentlichen 25 96 des amorphen Halbleitermaterials umfaßt und
die Schicht aus dem modifizierten Material durch thermische Diffusion in die angrenzenden Schichten des
amorphen Halbleitermaterials eindiffundiert wurde. Unterschiedliche Dicken des Modifiziermaterials und die
Dicken des Halbleitermaterials bestimmen die Menge des dem Halbleitermaterial zugegebenen Modifiziermaterials,
wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden.
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E04
(2208) 1,5
400 S + 50 S In 1,5
800 S + 100 S In 1,5
1200 S + 150 S In 1,5
1600 X + 200 S In 1,5
2400 2 + 300 S In 1,5
4000 Ä* + 500 8 In 1,5
RT
10 10
2x10
2,5x10
3x10
2x10
10
-10
| S | Typ | |
| 0,7 | +1000 | P |
| 0,2 | ||
| 0,15 | ||
| 0,07 | +200 | P |
| 0,06 | +160 | P |
| 0,04 | ||
| 0,02 |
Mit zunehmenden Anteilen von Indium bleibt der Bandabstand im wesentlichen derselbe, die elektrische Leitfähigkeit
nimmt wesentlich zu, die Aktivierungsenergie nimmt beträchtlich ab, der Seebeck-Koeffizient ändert sich beträchtlich,
und der Leitfähigkeitstyp bleibt p.
IX. Als amorphes Halbleitermaterial wurde Arsen (As) und als Modifizierungsmittel Nickel (Ni) verwendet. Das amorphe
Halbleitermaterial und das Modifizierungsmittel wurden gemeinsam aufgesprüht, um den Halbleiterkörper mit
der Matrix und dem Modifizierungsmittel zu erzeugen,wobei sich folgende Eigenschaften ergaben.
Ni
E04
1,2
1,2
1,2
10" 3x10C
V s
0,7 -1500 0,063 -50
η η
Der Bandabstand bleibt im wesentlichen gleich, die elektrische Leitfähigkeit nimmt beträchtlich zu, die Aktivierungsenergie
nimmt beträchtlich ab, der Seebeck-Koeffizient ändert sich beträchtlich, und der Leitfähigkeit
styp bleibt n.
X* Als amorphes Halbleitermaterial wurde Si (Silizium)
und als Modifizierungsmittel Nl (Nickel) verwendet. Das
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amorphe Halbleitermaterial und das Modifizierungsmittel wurden gemeinsam aufgesprüht, wie oben beschrieben, um
den amorphen Halbleiterkörper mit der amorphen Matrix und dem Modifizierungsmittel zu erzeugen, wobei sich
folgende Eigenschaften ergaben.
| E04 | ORT | V | S | Ty | |
| Si | 1,5 | 1O"7 | 0,33 | -2000 | WMB η |
| +4 5 | 1,2 | 2,5x1O~1 | 0,05 | -2 | η |
| +7 5 | 10° | 0,046 | -2 | η | |
| ί Ni | |||||
| i Ni |
Der Bandabstand ändert sich nicht merklich, die Leitfähigkeit nimmt beträchtlich zu, die Aktivierungsenergie nimmt
beträchtlich ab, der Seebeck-Koeffizient verändert sich beträchtlich, und der Leitfähigkeitstyp bleibt n.
XI. Als amorphes Halbleitermaterial wurde Silizium (Si) und als Modifizierungsmittel wurde Bor (B) verwendet. Das
Halbleitermaterial und das Modifizierungsmittel wurden gemeinsam aufgesprüht, um den Halbleiterkörper mit der
Matrix und dem Modifizierungsmittel zu erzeugen, wobei folgende Eigenschaften auftraten.
Typ
η P
Der Bandabstand ändert sich nicht merklich, die elektrische Leitfähigkeit nimmt stark zu, die Aktivierungsenergie
nimmt stark ab, der Seebeck-Koeffizient ändert sich beträchtlich und der Leitfähigkeitstyp ändert sich von
η zu p.
| ,5 | % | B | E | 04 | (TRT | V | S | |
| Si | 1 | ,5 | 10"7 | 0,33 | -2000 | |||
| +2 | 1 | ,35 | 2x10~3 | 0,21 | +740 | |||
809848/0723
se
XII. Als amorphes Halbleitermaterial wurde SiC (Siliziumcarbid und als Modifizierungsmittel Wolfram (W) verwendet.
Das Halbleitermaterial und das Modifizierungsmittel wurden gemeinsam aufgesprüht, um den Halbleiterbaukörper mit der
Matrix und dem Modifizierungsmittel zu bilden, wobei sich folgende Eigenschaften ergaben.
| % W | E04 | 0RT | 0,19 | S | Ty | |
| SiC | i W | 2,06 | 10~4 | 0,20 | +100 | P |
| +0,06 | i w | 2,0 | 2x10~4 | 0,19 | +100 | P |
| +0,2 9 | i w | 2,0 | 7x10""4 | 0,19 | +74 | P |
| +1,0 9 | έ W | 1,8 | 2x10""3 | 0,132 | +50 | P |
| +4 ? | 1,65 | 3x10~1 | 0,05 | +22 | P | |
| +10 9 | 1,0 | ΙΟ"1 | +8 | P | ||
Der Bandabstand nimmt nicht merklich ab, bis eine beträchtliche Menge an Wolfram zugegeben wird. Die elektrische Leitfähigkeit
nimmt stark zu, die Aktivierungsenergie nimmt nicht wesentlich zu, bis eine beträchtliche Menge an
Wolfram zugegeben wird, der Seebeck-Koeffizient ändert sich beträchtlich, und der Leitfähigkeitstyp bleibt p.
XIII. Als amorphes Halbleitermaterial wurde B^C und
als Modifizierungsmittel wurde Wolfram verwendet. Das Halbleitermaterial und das Modifizierungsmittel wurden
gemeinsam aufgesprüht, um den Halbleiterkörper mit der amorphen Matrix und dem Modifizierungsmittel zu erzeugen,
mit folgenden Eigenschaften.
| E04 | 10"6 | 0, | 04 | S | Ty | |
| B4C | 3,0 | 7x10~1 | +500 | P | ||
| +7 % | 2,43 | +36 | P | |||
| ; w |
Der Bandabstand nimmt nicht merklich ab, die elektrische Leitfähigkeit nimmt beträchtlich zu, die Aktivierungsenergie nimmt beträchtlich ab, der Seebeck-Koeffizient
ändert sich beträchtlich, und der Leitfähigkeitstyp bleibt p.
Aus den Beispielen ergibt sich8 daß der erfindungsgemäße
amorphe Halbleiterkörper nach Wunsch konstruiert und aufgebaut werden kann, derart, daß er mit den gewünschten
physikalischen und elektrischen Eigenschaften ausgestattet ist, wodurch unterschiedliche Geräte oder Anordnungen
für zahlreiche Anwendungsfälle hergestellt werden
können. Bei tetrahedralen Materialien ist eine substitutioneile Dotierung möglich, auch bei kristallinem Material
und durch Glühentladung hergestelltem amorphem Silizium. Die Erfindung ermöglicht jedoch eine weit
größere Auswahl an Verbindungen mit dem nächsten Nachbar (nearest-neighbor bonding). Die große Anzahl dieser
Orbitalen und Bindungs-Zusammenhänge machen die Substitution eines Atomes in einer regelmäßig angeordneten
Matrix irrelevant. Zu berücksichtigen sind jedoch die Möglichkeit der Vielfachbindung und ihre Verwendung
durch Modifizierung zur Steuerung der Leitfähigkeit. Nicht nur Bor ist ein gutes Beispiel für die Vielfach-Orbital-Möglichkeiten
in der amorphen Phase, sondern auch das Kohlenstoffatom bietet, wie in organischen Materialien,
diese multiorbitalen Wechselwirkungen mit anderen anorganischen Materialien. Es ist daher die
nicht-primäre Bindung, die einen wichtigen Aspekt dieser Erfindung bildet. Nicht nur die Gruppen III, IV, V
und VI sind wichtig, sondern auch die oberste Reihe, wie Bor und Kohlenstoff, kann ebenfalls wichtig sein als
Bindungsmatrizen und Modifizierungsstoffen wegen ihrer
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unterschiedlichen Bindtmgsmöglichkeiten.
Die Erfindung befaßt sich somit mit einem amorphen Halbleiterbaustein
oder einem amorphen Halbleitermaterial, das in Form einer festen amorphen Wirtsmatrix ausgebildet
ist, mit strukturellen Konfigurationen, die örtliche anstatt langgestreckte Ordnung haben und elektronischen
Konfigurationen, die einen Bandabstand und eine hohe elektrische Aktivierungsenergie haben, wobei der amorphen
Matrix ein Modifizierungsmittel zugefügt wird, das Orbitals hat, die mit der amorphen Matrix in Wechselwirkung
treten und elektronische Zustände im Bandabstand bilden, die die elektronischen Konfigurationen der amorphen
Matrix wesentlich modifizieren, um deren Aktivierungsenergie beträchtlich zu reduzieren und deren elektrische
Leitfähigkeit bei Raumtemperatur und darüber beträchtlich zu steigern. Die Menge an dem zugegebenen Modifizierungsmittel
steuert den Bereich der elektrischen Leitfähigkeit, und sie kann größer sein als die normalerweise zum Dotieren
von Halbleitern verwendeten Mengen an Dotierungsmittel. Die amorphe Matrix ist normalerweise eigenleitend,
und durch das zugegebene Modifizierungsmaterial wird diese Leitung in eine Störstellenleitung umgeändert. In
einer Ausführungsform wird ein amorphes Halbleitermaterial mit hauptsächlich Einzelpaaren verwendet, das Orbitals
hat, wobei die Orbitals des Modifizierungsmaterials mit den Orbitals der amorphen Matrix in Wechselwirkung
treten und die elektronischen Zustände im Bandabstand bilden. In einer anderen Ausführungsfora wird
ein primär tetrahedrales amorphes Halbleitermaterial benutzt, wobei die Orbitals des Modifizierungsmaterials,
das primär in nicht-substitutioneller Weise zugegeben
wird, mit der amorphen Matrix zusammenwirken und die elektronischen Zustände im Bandabstand bilden. In einer
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weiteren AusfUhrungsform wird ein amorphes Halbleitermaterial, das Bor enthält, verwendet, wobei die Orbitals
des Modifizierungsmaterials mit der amorphen Matrix zusammenwirken und die elektronischen Zustände im Bandabstand
bilden.
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Claims (76)
1. Amorphes Halbleiterelement,gekennzeichnet durch ein
amorphes Halbleitermaterial mit hauptsächlich Einzelpaarbindung, das Orbitals hat und das in Form einer
festen amorphen Wirtsmatrix ausgebildet ist mit strukturellen Konfigurationen, die im wesentlichen örtliche
anstatt langgestreckte Anordnung haben sowie mit elektronischen Konfigurationen, die einen Bandabstand
und eine große elektrische Aktivierungsenergie haben, ferner dadurch, daß der amorphen Wirtsmatrix ein Modifizierungsmaterial
zugegeben ist, das Orbitals hat, die mit den Orbitals der amorphen Wirtsmatrix in Wechcelwirkung
treten und elektronische Zustände im Bandabstand erzeugen, durch die die elektronischen Konfigurationen
der amorphen Wirtsmatrix wesentlich modifizierbar sind, um die elektrische Aktivierungsenergie des
Halbleiterelementes zu reduzieren und um seine elektrische Leitfähigkeit bei Raumtemperatur und darüber zu
erhöhen, und daß durch die Menge des zugegebenen Modifizierungsmaterials der Bereich der elektrischen Leitfähigkeit
steuerbar ist.
2. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die amorphe Wirtsmatrix anfangs ebenfalls lokalisierte Zustände innerhalb ihres Bandabstandes
hat, und daß das Modifizierungsmaterial wenigstens einige der lokalisierten Zustände deaktiviert
und die elektronischen Zustände bildet.
3. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das amorphe Halbleitermaterial, das die feste amorphe Matrix bildet, verschiedene Bindungs-
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Optionen für dasselbe Halbleitermaterial hat.
4. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das feste amorphe Halbleitermaterial in der amorphen Matrix so aufbaubar ist, daß im wesentlichen
jeder gewünschte Bandabstand in ihm herstellbar ist.
5. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß durch das der amorphen Matrix zugegebene Modifizierungsmaterial der Bandabstand der amorphen
Matrix im wesentlichen nicht beeinflußbar ist.
6. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß durch das der amorphen Matrix zugegebene Modifizierungsmaterial der Bandabstand der amorphen
Matrix beeinflußbar ist.
7. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Modifizierungsraaterial der amorphen Matrix bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes
der amorphen Matrix zugegeben wird.
8. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Modifizierungsmaterial der amorphen Matrix bei Temperaturen unterhalb der Glas-Übergangstemperatur
der amorphen Matrix zugegeben wird.
9. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge des der amorphen Matrix
zugegebenen Modifizierungsmaterials größer sein kann
als die normalerweise zum Dotieren von Halbleitermaterialien zugegebenen Mengen an Dotierungsmittel.
zugegebenen Modifizierungsmaterials größer sein kann
als die normalerweise zum Dotieren von Halbleitermaterialien zugegebenen Mengen an Dotierungsmittel.
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10. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das der amorphen Matrix zugegebene Modifizierungsmaterial wenigstens zum Teil an die amorphe
Matrix gebunden ist.
11. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Teil der Bindung aus Anlagerungsbindungen oder Koordinationsbindungen besteht.
12. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das der amorphen Matrix zugegebene Modifizierungsmaterial wenigstens zum Teil nicht an
die amorphe Matrix gebunden ist.
13. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die amorphe Matrix aus dem amorphen Halbleitermaterial normalerweise eigenleitend ist und
daß durch das der amorphen Matrix zugegebene Modifizierungsmaterial diese Leitung in eine Störstellenleitung
umgewandelt wird.
14. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die amorphe Matrix aus dem amorphen Halbleitermaterial normalerweise von einem Leitungstyp
ist und daß durch das der amorphen Matrix zugegebene Modifizierungsmaterial dieser Leitungstyp in den entgegengesetzten
Leitungstyp veränderbar ist.
15. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die amorphe Matrix aus dem amorphen Halbleitermaterial normalerweise von einem Leitungstyp
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ist und daß durch das der amorphen Matrix zugegebene Halbleitermaterial der Leitungstyp nicht veränderbar
ist.
16. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß das amorphe Halbleitermaterial eines oder mehr Elemente aus den Gruppen V und VI des Periodischen
Systems enthält.
17. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das amorphe Halbleitermaterial Tellur, Selen und/oder Schwefel umfaßt.
18. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das amorphe Halbleitermaterial Germanium und/oder Arsen umfaßt.
19. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Modifizierungsmaterial Elemente aus den Gruppen I, II und III des Periodischen Systems
enthält.
20. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Modifizierungsmaterial ein Übergangsmetall enthält.
21. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Modifizierungsmaterial ein seltenes Erdelement umfaßt.
22. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Modifizierungsmaterial Indium, Gallium oder Aluminium umfaßt.
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23. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Modifizierungsmaterial Nickel, Wolfram, Vanadium, Molybdän, Rhodium oder Eisen umfaßt.
24. Amorphes Halbleiterelement, gekennzeichnet durch ein amorphes Halbleitermaterial mit hauptsächlich tetrahedraler
Bindung, das zu einer festen amorphen Wirtsmatrix geformt ist und strukturelle Konfigurationen hat,
die im wesentlichen örtliche anstatt lange Anordnung haben und das elektronische Konfigurationen mit einem
Bandabstand und einer großen elektrischen Aktivierungsenergie hat, ferner dadurch, daß der amorphen Matrix
ein Modifizierungsmittel zugegeben ist, hauptsächlich in einer nicht-substituierenden Weise und in Mengen
größer als übliche Dotierungsmittelmengen, daß es ferner Orbitals hat, die mit der amorphen Matrix zusammenwirken
und elektronische Zustände im Bandabstand bilden, durch die die elektronischen Konfigurationen der amorphen
Matrix wesentlich modifizierbar sind, um die elektrische Leitfähigkeit des Halbleiterelementes bei
Raumtemperatur und darüber zu erhöhen, und daß durch die Menge des zugegebenen Modifizierungsmaterials der
Umfang der elektrischen Leitfähigkeit steuerbar ist.
25. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Matrix anfangs lokalisierte
Zustände innerhalb ihres Bandabstandes hat, und daß durch das Modifizierungsmaterial wenigstens einige
der lokalisierten Zustände deaktiviert und die elektronischen Zustände gebildet werden.
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26. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß das amorphe Halbleitermaterial, das
die feste amorphe Matrix bildet, verschiedene Bindungsoptionen für dasselbe Halbleitermaterial aufweist.
die feste amorphe Matrix bildet, verschiedene Bindungsoptionen für dasselbe Halbleitermaterial aufweist.
27. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß das amorphe Halbleitermaterial eine
Mehrzahl von Elementen aufweist, die in der amorphen
Matrix gebunden sind.
Mehrzahl von Elementen aufweist, die in der amorphen
Matrix gebunden sind.
28. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß das feste amorphe Halbleitermaterial in der amorphen Matrix so aufbaubar ist, daß im wesentliche-^
jaUer gewünschte Bandabstand erreichbar ist.
29. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß durch das der amorphen Matrix zugegebene Modifizierungsmittel der Bandabstand der amorphen
Matrix in wesentlichen nicht beeinflußbar ist.
30. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß durch das der amorphen Matrix zugegebene Modifizierungsmittel der Bandabstand der amorphen
Matrix beeinflußbar ist.
31. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß das Modifizierungsmittel der amorphen Matrix bei Temperaturen unter dem Schmelzpunkt der amorphen
Matrix zugegeben wird.
32. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß das der amorphen Matrix zugegebene
Modifizierungsmittel wenigstens teilweise an die amorphe Matrix gebunden ist.
Modifizierungsmittel wenigstens teilweise an die amorphe Matrix gebunden ist.
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33. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Bindung
aus Anlagerungsbindungen oder Koordinationsbindungen besteht.
aus Anlagerungsbindungen oder Koordinationsbindungen besteht.
34. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das der amorphen Matrix zugegebene
Modifizierungsmaterial wenigstens teilweise nicht an die amorphe Matrix gebunden 1st.
35. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Matrix aus dem amorphen
Halbleitermaterial normalerweise eigenleitend
ist und daß durch das der amorphen Matrix zugegebene Modifizierungsmaterial diese Leitung in eine Störstellenleitung umwandelbar ist.
ist und daß durch das der amorphen Matrix zugegebene Modifizierungsmaterial diese Leitung in eine Störstellenleitung umwandelbar ist.
36. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch
gekennzeichnet, daß die amorphe Matrix aus dem amorphen Halbleitermaterial normalerweise einen Leitfähigkeitstyp
hat und daß durch das der amorphen Matrix zugegebene Modifizierungsmaterial dieser in den entgegengesetzten
Leitfähigkeitstyp umwandelbar ist.
37. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Matrix aus dem amorphen
Halbleitermaterial normalerweise von einem Leitfähigkeitstyp ist und daß dieser durch das der amorphen
Matrix zugegebene Modifizierungsmittel nicht veränderbar ist.
38. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial eines oder
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mehr Elemente aus der Gruppe IV des Periodischen Systems
enthält.
39. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Halbleitermaterial
Silizium und/oder Kohlenstoff umfaßt.
40. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Halbleitermaterial
Elemente aus den Gruppen III und V oder aus den Gruppen II und VI des Periodischen Systems umfaßt.
41. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch
gekennzeichnet, daß das Modifizierungsmaterial ein Übergangsmetall umfaßt.
42. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Modifizierungsmaterial ein
seltenes Erdelement umfaßt.
43. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Modifizierungsmaterial Nickel,
Wolfram oder Bor enthält, die durch gleichzeitiges Aufsprühen niedergeschlagen werden.
44. Amorphes Halbleiterelement, gekennzeichnet durch ein amorphes Halbleitermaterial, das Bor enthält und zu
einer festen amorphen Wirtsmatrix geformt ist, die strukturelle Konfigurationen haben, die eher örtliche
anstatt langgestreckte Anordnung hat und die elekr tronische Konfigurationen mit einem Bandabstand und
einer großen elektrischen Aktivierungsenergie hat, ferner dadurch, daß der amorphen Matrix ein Modifi-
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zierungsmittel zugegeben ist, das Orbitals hat, die mit
der amorphen Matrix zusammenwirken und elektronische Zustände in dem Bandabstand bilden, durch die die elektro-.
nisehen Konfigurationen der amorphen Matrix wesentlich
modifizierbar sind, um die elektrische Aktivierungsenergie der Matrix wesentlich zu reduzieren und um die
elektrische Leitfähigkeit des Halbleiterelementes bei Raumtemperatur und darüber wesentlich zu erhöhen, und
daß durch die Menge des zugegebenen Modifizierungsmaterials der Umfang der elektrischen Leitfähigkeit steuerbar
ist.
45. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet,
daß die amorphe Matrix anfänglich ebenfalls lokalisierte Zustände innerhalb ihres Bandabstandes
hat, und daß durch das Modifizierungsmittel wenigstens einige der lokalisierten Zustände deaktiviert
und die elektronischen Zustände gebildet werden.
46. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet,
daß das amorphe Halbleitermaterial, das die feste amorphe Matrix bildet, mehrere Bindungsoptionen
für dasselbe Halbleitermaterial aufweist,
47. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet,
daß das der amorphen Matrix zugegebene Modifizierungsmittel im wesentlichen keinen Einfluß
auf den Bandabstand der amorphen Matrix hat.
48. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß durch das der amorphen Matrix zugegebene
Modifizierungsmaterial der Bandabstand der Matrix beeinflußbar ist.
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• 55--AO
49. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch A4, dadurch gekennzeichnet, daß das Modifizierungsmittel der amorphen
Matrix bei Temperaturen unter dem Schmelzpunkt der amorphen Matrix zugegeben wird.
50. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des der amorphen Matrix
zugegebenen Modifizierungsmittels größer sein kann als die Menge der Dotierungsmittel, die gewöhnlich
zum Dotieren von Halbleitermaterialien zugegeben werden.
51. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 44, dadurch
gekennzeichnet, daß das Modifizierungsmaterial, das der amorphen Matrix zugegeben wird, wenigstens teilweise
an die amorphe Matrix gebunden ist.
52. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß das der amorphen Matrix zugegebene
Modifizierungsmittel wenigstens zum Teil nicht an die amorphe Matrix gebunden ist.
53. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Matrix aus dem amorphen
Halbleitermaterial normalerweise eigenleitend ist und daß durch das der amorphen Matrix zugegebene
Modifizierungsmittel diese Leitung in eine Störstellenleitung umwandelbar 1st.
54. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Matrix aus dem amorphen
Halbleitermaterial normalerweise von einem Leitungstyp ist und daß durch das Modifizierungsmaterial,
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das der amorphen Matrix zugegeben wird, dieser Leitungstyp in den entgegengesetzten Leitungstyp umwandelbar ist.
55. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet,
daß die amorphe Matrix aus dem amorphen Halbleitermaterial normalerweise von einem Leitungstyp
ist, der durch Zugabe des Modifizierungsmittels in die amorphe Matrix nicht umänderbar ist.
56. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet,
daß das amorphe Halbleitermaterial Kohlenstoff umfaßt.
57. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet,
daß das Modifizierungsmaterial ein Übergangsmetall umfaßt.
58. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet,
daß das Modifizierungsmaterial ein seltenes Erdelement umfaßt.
59. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet,
daß das Modifizierungsmaterial Wolfram umfaßt.
60. Verfahren zur Herstellung eines amorphen Halbleiterelementes, dadurch gekennzeichnet, daß ein amorphes Halbleitermaterial
mit hauptsächlich Einzelpaarbindung, das Orbitale hat, zu einer festen amorphen Wirtsmatrix gebildet
wird, die strukturelle Konfigurationen hat, die mehr örtliche als langgestreckte Anordnung haben und
die elektronische Konfigurationen mit einem Bandabstand und einer großen elektrischen Aktivierungsenergie hat,
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daß der amorphen Matrix ein Modifizierungsaaterial zugegeben
wird, das Orbitals hat, die mit den Orbitals der amorphen Matrix zusammenwirken und elektronische Zustände
in dem Bandabstand bilden, die die elektronischen Konfigurationen der amorphen Matrix wesentlich modifizieren,
um deren elektrische Aktivierungsenergie wesentlich zu reduzieren und um die elektrische Leitfähigkeit des Halbleiterelementes
bei Raumtemperatur und darüber wesentlich zu erhöhen, und daß durch die Menge des zugegebenen Modifizierungsmaterials
der Umfang der elektrischen Leitfähig keit steuerbar ist.
61. Verfahren nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß das Modifizierungsmaterial der amorphen Matrix bei Temperaturen
unter dem Schmelzpunkt der amorphen Matrix zugegeben wird.
62. Verfahren nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß
das Modifizierungsmaterial der amorphen Matrix bei Temperaturen unter der Glas-Übergangstemperatur der amorphen
Matrix zugegeben wird.
63. Verfahren nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Modifizierungsmaterials, das der amorphen
Matrix zugegeben wird, größer sein kann als die Menge der Dotierungsmittel, die gewöhnlich zum Dotieren von
Halbleitermaterialien verwendet werden,
64. Verfahren zur Herstellung eines amorphen Halbleiterelementes, dadurch gekennzeichnet, daß ein amorphes
Halbleitermaterial mit hauptsächlich tetrahedraler Bindung zu einer festen amorphen Matrix geformt wird,
die strukturelle Konfigurationen mit im wesentlichen
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fh
örtlichen anstatt langgestreckten Anordnungen sowie elektronische Konfigurationen mit einem Bandabstand
und einer großen elektrischen Aktivierungsenergie hat, daß der amorphen Matrix hauptsächlich in nicht-substituierender
Weise und in Mengen größer als die üblichen Dotierungsmittelmengen ein Modifizierungsmaterial
zugegeben wird,das Orbitals hat, die mit der amorphen Matrix zusammenwirken und elektrische Zustände im Bandabstand
bilden, durch die die elektrischen Konfigurationen der amorphen Matrix wesentlich modifizierbar sind,
um ihre elektrische Aktivierungsenergie wesentlich zu reduzieren und um die elektrische Leitfähigkeit des
Halbleiterelementes bei Raumtemperatur und darüber wesentlich zu steigern, und daß durch die Menge des zugegebenen
Modifizierungsmittels der Umfang der elektrischen Leitfähigkeit steuerbar ist.
65. Verfahren nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, daß das Modifizierungsmittel der amorphen Matrix bei Temperaturen
unter dem Schmelzpunkt der amorphen Matrix zugegeben wird.
66. Verfahren zur Herstellung eines amorphen Halbleiterelementes, dadurch gekennzeichnet, daß ein amorphes Halbleitermaterial,
das Bor enthält, zu einer festen amorphen Matrix geformt wird, die strukturelle Konfigurationen
mit örtlichen anstatt langgestreckten Anordnungen hat und die elektronische Konfigurationen mit einem Bandabstand
und einer großen elektrischen Aktivierungsenergie hat, daß dieser amorphen Matrix ein Modifizierungsmittel
zugegeben wird, das Orbitale hat, die mit der amorphen Matrix zusammenwirken und elektronische Zustände im
Bandabstand bilden, durch die die elektronischen Konfigurationen der amorphen Matrix wesentlich modifizier-
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bar sind, um ihre elektrische Aktivierungsenergie zu reduzieren und um die elektrische Leitfähigkeit des Halbleiterelementes
bei Raumtemperatur und darüber zu steigern, und daß durch die Menge des zugegebenen Modifizierungsmaterials
der Umfang der elektrischen Leitfähigkeit st ehrbar ist.
67. Verfahren nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, daß das Modifizierungsmaterial der amorphen Matrix bei Temperaturen
unter dem Schmelzpunkt der amorphen Matrix zugegeben wird.
68. Verfahren nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des der amorphen Matrix zugegebenen Modifizierungsmaterials
größer sein kann als die Mengen an Dotierungsmittel, die gewöhnlich zum Dotieren von Halbleitermaterialien
verwendet werden.
69. Amorphes Halbleiterelement, gekennzeichnet durch ein amorphes Halbleitermaterial mit hauptsächlich Einzelpaarbindung,
das Orbitals hat und zu einer festen amorphen Matrix geformt ist mit strukturellen Konfigurationen,
die örtliche anstatt langreichende Anordnung haben, sowie mit elektronischen Konfigurationen, die einen Band
abstand und eine elektrische Aktivierungsenergie aufweisen,
ferner dadurch, daß der amorphen Matrix ein Modifizierungsmaterial zugegeben wird, das Orbitals hat, die
mit den Orbitals der amorphen Matrix zusammenwirken und elektronische Zustände im Bandabstand bilden, durch die
die elektronischen Konfigurationen der amorphen Matrix wesentlich modifizierbar sind, um deren Seebeck-Koeffizienten
und/oder ihre Leitfähigkeit wesentlich zu verändern.
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/Γ
70. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 69, dadurch
gekennzeichnet, daß das Modifizierungsmaterial ein Übergangsmetall enthält.
71. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß das Modifizierungsmaterial Nickel,
Kupfer und Zink enthält.
72. Amorphes Halbleiterelement, gekennzeichnet durch ein amorphes Halbleitermaterial mit hauptsächlich tetrahedraler
Bindung, das zu einer festen amorphen Matrix geformt ist mit strukturellen Konfigurationen, die im
wesentlichen örtliche anstatt langgestreckte Anordnung aufweisen, sowie mit elektronischen Konfigurationen,
die einen Bandabstand und eine elektrische Aktivierungsenergie aufweisen, ferner dadurch, daß dieser amorphen
Matrix ein Modifizierungsmaterial hauptsächlich in nicht-substituierender Weise und in Mengen zugegeben
wird, die größer sind als die üblichen Dotierungsmittelmengen, und daß das Modifizierungsmaterial Orbitale
hat, die mit der amorphen Matrix zusammenwirken und elektronische Zustände im Bandabstand bilden, durch
die die elektronischen Konfigurationen der amorphen Matrix modifizierbar sind, um deren Seebeck-Koeffizienten
und/oder ihre Leitfähigkeit wesentlich zu verändern.
73. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet,
daß das Modifizierungsmaterial ein Übergangsmetall enthält.
74. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet,
daß das Modifizierungsmaterial Bor enthält, das durch gemeinsames Aufsprühen zugegeben wird.
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75. Amorphes Halbleiterelement, gekennzeichnet durch ein amorphes Halbleitermaterial, das Bor enthält und das
zu einer festen amorphen Wirtsmatrix geformt ist mit strukturellen Konfigurationen, die im wesentlichen
örtliche anstatt langgestreckte Anordnung aufweisen und das elektronische Konfigurationen hat, die einen
Bandabstand und eine elektrische Aktivierungsenergie aufweisen, ferner dadurch, da8 dieser amorphen Matrix
ein Modifizierungsmaterial zugegeben wird, das Orbitals hat, die mit der amorphen Matrix zusammenwirken
und elektronische Zustände im Bandabstand bilden, durch die die elektronischen Konfigurationen der amorphen
Matrix modifizierbar sind, um deren Seebeck-Koeffizienten wesentlich zu verändern.
76. Amorphes Halbleiterelement nach Anspruch 75» dadurch gekennzeichnet, daß das Modifizierungsmaterial ein
Übergangsmetall enthält.
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/797,929 US4177473A (en) | 1977-05-18 | 1977-05-18 | Amorphous semiconductor member and method of making the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2820824A1 true DE2820824A1 (de) | 1978-11-30 |
| DE2820824C2 DE2820824C2 (de) | 1990-01-04 |
Family
ID=25172123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19782820824 Granted DE2820824A1 (de) | 1977-05-18 | 1978-05-12 | Amorpher halbleiter |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4177473A (de) |
| JP (1) | JPS53143180A (de) |
| AU (1) | AU522191B2 (de) |
| CA (1) | CA1102925A (de) |
| DE (1) | DE2820824A1 (de) |
| ES (1) | ES469946A1 (de) |
| FR (1) | FR2391564A1 (de) |
| GB (1) | GB1598949A (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2940994C2 (de) * | 1978-03-08 | 1989-12-14 | Energy Conversion Devices, Inc., Troy, Mich., Us |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4485389A (en) * | 1978-03-08 | 1984-11-27 | Energy Conversion Devices, Inc. | Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors |
| DE2836911C2 (de) * | 1978-08-23 | 1986-11-06 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Passivierungsschicht für Halbleiterbauelemente |
| US4251289A (en) * | 1979-12-28 | 1981-02-17 | Exxon Research & Engineering Co. | Gradient doping in amorphous silicon |
| US4339255A (en) * | 1980-09-09 | 1982-07-13 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method and apparatus for making a modified amorphous glass material |
| JPS5810874A (ja) * | 1981-07-10 | 1983-01-21 | Anritsu Corp | 熱電対素子 |
| JPS62162366A (ja) * | 1981-09-17 | 1987-07-18 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 炭素被膜を有する複合体 |
| US4620968A (en) * | 1981-12-30 | 1986-11-04 | Stauffer Chemical Company | Monoclinic phosphorus formed from vapor in the presence of an alkali metal |
| US4508931A (en) * | 1981-12-30 | 1985-04-02 | Stauffer Chemical Company | Catenated phosphorus materials, their preparation and use, and semiconductor and other devices employing them |
| JPS58189643A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-11-05 | Minolta Camera Co Ltd | 感光体 |
| JPS58170086A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-06 | Anritsu Corp | 熱電対装置 |
| US5698864A (en) * | 1982-04-13 | 1997-12-16 | Seiko Epson Corporation | Method of manufacturing a liquid crystal device having field effect transistors |
| US6294796B1 (en) | 1982-04-13 | 2001-09-25 | Seiko Epson Corporation | Thin film transistors and active matrices including same |
| FR2527385B1 (fr) * | 1982-04-13 | 1987-05-22 | Suwa Seikosha Kk | Transistor a couche mince et panneau d'affichage a cristaux liquides utilisant ce type de transistor |
| US5736751A (en) * | 1982-04-13 | 1998-04-07 | Seiko Epson Corporation | Field effect transistor having thick source and drain regions |
| US4588520A (en) * | 1982-09-03 | 1986-05-13 | Energy Conversion Devices, Inc. | Powder pressed thermoelectric materials and method of making same |
| US4520039A (en) * | 1982-09-23 | 1985-05-28 | Sovonics Solar Systems | Compositionally varied materials and method for synthesizing the materials |
| US4594294A (en) * | 1983-09-23 | 1986-06-10 | Energy Conversion Devices, Inc. | Multilayer coating including disordered, wear resistant boron carbon external coating |
| US4716083A (en) * | 1983-09-23 | 1987-12-29 | Ovonic Synthetic Materials Company | Disordered coating |
| JPS6057678A (ja) * | 1984-03-21 | 1985-04-03 | Shunpei Yamazaki | 螢光灯電池 |
| JPH0636432B2 (ja) * | 1984-03-21 | 1994-05-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 光電変換半導体装置 |
| JPS6057680A (ja) * | 1984-03-21 | 1985-04-03 | Shunpei Yamazaki | 半導体装置 |
| JPS6057616A (ja) * | 1984-03-21 | 1985-04-03 | Shunpei Yamazaki | 半導体装置作製方法 |
| JPS60100483A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-06-04 | Shunpei Yamazaki | 光起電力発生装置 |
| JPS6197863U (de) * | 1985-12-05 | 1986-06-23 | ||
| EP0230959A3 (de) * | 1986-01-21 | 1989-07-12 | Energy Conversion Devices, Inc. | Herstellung von auf Atommasse legiertes, synthetisches Material |
| US4710588A (en) * | 1986-10-06 | 1987-12-01 | Hughes Aircraft Company | Combined photovoltaic-thermoelectric solar cell and solar cell array |
| JPS62162367A (ja) * | 1986-11-19 | 1987-07-18 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 炭素被膜を有する複合体 |
| JPS62142374A (ja) * | 1986-11-29 | 1987-06-25 | Shunpei Yamazaki | 光電変換半導体装置作製方法 |
| JPS62202568A (ja) * | 1986-12-26 | 1987-09-07 | Shunpei Yamazaki | 光電変換装置 |
| US5088202A (en) * | 1988-07-13 | 1992-02-18 | Warner-Lambert Company | Shaving razors |
| US5007971A (en) * | 1989-01-21 | 1991-04-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Pin heterojunction photovoltaic elements with polycrystal BP(H,F) semiconductor film |
| US5002618A (en) * | 1989-01-21 | 1991-03-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Pin heterojunction photovoltaic elements with polycrystal BAs(H,F) semiconductor film |
| US5041888A (en) * | 1989-09-18 | 1991-08-20 | General Electric Company | Insulator structure for amorphous silicon thin-film transistors |
| JPH031577A (ja) * | 1990-04-06 | 1991-01-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置 |
| JPH06505368A (ja) * | 1991-01-17 | 1994-06-16 | クロスポイント・ソルーションズ・インコーポレイテッド | フィールドプログラム可能なゲートアレイに使用するための改良されたアンチヒューズ回路構造およびその製造方法 |
| US5485031A (en) * | 1993-11-22 | 1996-01-16 | Actel Corporation | Antifuse structure suitable for VLSI application |
| CA2196557A1 (en) * | 1995-06-02 | 1996-12-05 | Frank W. Hawley | Raised tungsten plug antifuse and fabrication process |
| US5986322A (en) * | 1995-06-06 | 1999-11-16 | Mccollum; John L. | Reduced leakage antifuse structure |
| US6548751B2 (en) | 2000-12-12 | 2003-04-15 | Solarflex Technologies, Inc. | Thin film flexible solar cell |
| US7250386B2 (en) * | 2003-07-18 | 2007-07-31 | Energy Conversion Devices, Inc. | Quantum limit catalysts and hydrogen storage materials |
| JP4792714B2 (ja) * | 2003-11-28 | 2011-10-12 | ソニー株式会社 | 記憶素子及び記憶装置 |
| US20080042119A1 (en) * | 2005-08-09 | 2008-02-21 | Ovonyx, Inc. | Multi-layered chalcogenide and related devices having enhanced operational characteristics |
| TWI438953B (zh) | 2008-01-30 | 2014-05-21 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | 電子組件之製造方法及電子組件 |
| JP2017017179A (ja) * | 2015-07-01 | 2017-01-19 | 国立大学法人九州大学 | 半導体材料、半導体材料の製造方法、ｎ型半導体材料とｐ型半導体材料の組み合わせ、複合型半導体材料の製造方法、複合型半導体材料および素子 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3657006A (en) * | 1969-11-06 | 1972-04-18 | Peter D Fisher | Method and apparatus for depositing doped and undoped glassy chalcogenide films at substantially atmospheric pressure |
| US3716844A (en) * | 1970-07-29 | 1973-02-13 | Ibm | Image recording on tetrahedrally coordinated amorphous films |
| US3868651A (en) * | 1970-08-13 | 1975-02-25 | Energy Conversion Devices Inc | Method and apparatus for storing and reading data in a memory having catalytic material to initiate amorphous to crystalline change in memory structure |
| US3864717A (en) * | 1971-03-09 | 1975-02-04 | Innotech Corp | Photoresponsive junction device employing a glassy amorphous material as an active layer |
| CA959175A (en) * | 1971-03-09 | 1974-12-10 | Innotech Corporation | Method of controllably altering the conductivity of a glassy amorphous material |
| US3688160A (en) * | 1971-03-25 | 1972-08-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thin film non-rectifying negative resistance device |
| US3858548A (en) * | 1972-08-16 | 1975-01-07 | Corning Glass Works | Vapor transport film deposition apparatus |
| US3906537A (en) * | 1973-11-02 | 1975-09-16 | Xerox Corp | Solid state element comprising semi-conductive glass composition exhibiting negative incremental resistance and threshold switching |
| US3956042A (en) * | 1974-11-07 | 1976-05-11 | Xerox Corporation | Selective etchants for thin film devices |
-
1977
- 1977-05-18 US US05/797,929 patent/US4177473A/en not_active Expired - Lifetime
-
1978
- 1978-04-11 CA CA300,841A patent/CA1102925A/en not_active Expired
- 1978-05-12 DE DE19782820824 patent/DE2820824A1/de active Granted
- 1978-05-15 GB GB19549/78A patent/GB1598949A/en not_active Expired
- 1978-05-16 AU AU36146/78A patent/AU522191B2/en not_active Expired
- 1978-05-16 FR FR7814478A patent/FR2391564A1/fr active Granted
- 1978-05-17 ES ES469946A patent/ES469946A1/es not_active Expired
- 1978-05-18 JP JP5947278A patent/JPS53143180A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Solid State Communications, Bd. 17, 1975, S. 1193-1196 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2940994C2 (de) * | 1978-03-08 | 1989-12-14 | Energy Conversion Devices, Inc., Troy, Mich., Us |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1598949A (en) | 1981-09-23 |
| DE2820824C2 (de) | 1990-01-04 |
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| FR2391564B1 (de) | 1984-11-23 |
| JPS53143180A (en) | 1978-12-13 |
| ES469946A1 (es) | 1979-09-16 |
| FR2391564A1 (fr) | 1978-12-15 |
| JPS6230511B2 (de) | 1987-07-02 |
| AU522191B2 (en) | 1982-05-20 |
| US4177473A (en) | 1979-12-04 |
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