DE623488C

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Publication number: DE623488C
Application number: DENDAT623488D
Authority: DE

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 23. DEZEMBER 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 g GRUPPE

21°· S 112?.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. Oktober 1930 ab

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung von Verfahren zur Herstellung von Photozellen, deren Wirksamkeit darauf beruht, daß sich der elektrische Widerstand eines HaIbleiters, z.B. von Selen, Tellur, Thallofide o. dgl., bei Belichtung ändert. Die Herstellung derartiger Zellen wurde ursprünglich in der Weise vorgenommen, daß eine dünne Schicht des betreffenden Halbleiters, nachdem er durch Erwärmen erweicht worden war, mechanisch aufgetragen wurde. Bekannte Verbesserungen dieses Verfahrens bestehen darin, daß der Halbleiter in einem besonderen Gefäß in atomarer Form, z. B. durch Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung, auf die Unterlage aufgebracht wird.

Die nach diesen letztgenannten Verfahren hergestellten Zellen zeigen den Nachteil, daß dadurch, daß die Temperatur der Unterlage, auf der der Halbleiter niedergeschlagen wird, nicht genau konstant gehalten wird, Unregelmäßigkeiten in der Struktur der Schicht auftreten und infolgedessen nur ein Bruchteil der hergestellten Zellen photoelektrisch gut wirksam ist. Auch kann dadurch, daß das verdampfende Material eine größere Wärmekapazität besitzt, der Vorgang nur ungenau in dem Augenblick unterbrochen werden, in dem die aufgedampfte Schicht die gewünschte Dicke hat.

Ein weiterer Nachteil bei dem bekannten Verfahren besteht darin, daß die als Träger des Halbleiters dienende Unterlage in dem Aufdampfgefäß angebracht wird, daß sie nach dem Niederschlagen des Halbleiters aus dem Gefäß entfernt werden muß, daß sie dann mehrmals zum Formieren des Halbleiters auf höhere Temperaturen erwärmt wird und dann erst in das Gehäuse eingesetzt werden kann. Während dieser zahlreichen aufeinanderfolgenden Prozesse ist die Halbleiterschicht verschiedenen Angriffen, insbesondere von Wasserdämpfen, ausgesetzt, die bewirken, daß eine weitere größere Anzahl der hergestellten Zellen nicht brauchbar ist.

Die Schwierigkeiten bei dem älteren Verfahren werden gemäß der Erfindung dadurch überwunden, daß die Temperatur des mit Elektroden versehenen, isolierenden, auf die Formierungstemperatur erhitzten Trägers einer Halbleiterschicht mit belichtungsabhängigem elektrischem Widerstand von atomarer Struktur, die beispielsweise durch Kathodenzerstäubung oder Aufdampfen erzeugt worden ist, während des Aufbringens des Halbleiters, vorzugsweise mit einem Thermostaten genau

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden :

Dr. Ferdinand Waibel in Berlin-Charlottenburg.

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konstant gehalten wird. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, den Träger so anzuordnen, daß er selbst ,einen Teil der Wandung des Aufdampfgefäßes bildet und infolgedessen mit Hilfe eines Thermostaten genau auf der gewünschten Temperatur gehalten werden kann. In vielen Fällen genügt es auch, den Träger in gut wärmeleitendem Kontakt an der Wandung des Gefäßes anzubringen, ίο Als Formierungstemperatur ist dabei die Temperatur der Rasterplatte während des Aufbringens des Halbleiters zu verstehen. Bisweilen werden in der Literatur die thermischen Nachbehandlungen der Halbleiter, die bisher in mehrfacher Durchführung integrierende Bestandteile des Zellenherstellungsverfahrens bildeten, als Formierungstemperatur bezeichnet. Zur Vermeidung von Mißverständnissen sei daher ausdrücklich betönt, daß im vorliegenden Falle mit Formierungstemperatur nicht die Nachbehandlung bezeichnet wird, die gegebenenfalls allerdings^nunmehrnur noch bei einmaliger Durchführung auch für die neuen Zellen vorteilhaft sein kann. Das Verdampfen des Halbleiters geschieht vorteilhaft aus dem Inneren -des Auf dampf' gefäßes heraus, wobei nur eine so geringe Menge des Halbleiters erhitzt wird, wie zur Herstellung einer einzigen; Schicht notwendig ist. Die Heizung erfolgt dabei vorteilhaft auf elektrischem Wege, indem der Halbleiter z.B. in eine elektrisch geheizte Spirale eingetragen oder an einem elektrisch geheizten Glaskörper festgeklebt wird.

Eine weitere Verbesserung des' neuen Verfahrens besteht darin, daß gemäß der Erfindung der fertig vorbereitete Träger in dem Gehäuse für die endgültige" Zelle derart eingebaut wird, daß' das' Niederschlagen des Halbleiters in diesem Gehäuse vorgenommen werden kann. Auf diese Weise erübrigt sich ein wiederholtes Einsetzen der Zelle in verschiedene Gefäße, die z. B. zur thermischen Nachbehandlung dienen, und die besonders bei +5 dem Einsetzen' in das Gehäuse entstehenden Dämpfe, die z. B. vom Einkitten oder Einschalten herrühren, können nicht zur Einwirkung auf den Halbleiter" gelängen."

Die Herstellung von Photozellen nach dem neuen Verfahren sei an Hand der Figur näher beschrieben. In der Figur stellt 1 das Gehäuse dar, in dem sich ein Sockel aus isolierendem Material, z. B. aus Glas, befindet, durch den die elektrischen Zuleitungen 3 bis 8 geführt sind. Das Gehäuse Ί ist an seiner vorderen Seite durch die angeschmolzene Glasplatte abgeschlossen, in die in der bei Selenzellen üblichen Weise rästerförmige Goldelektroden 10 eingebrannt sind. Gegen die Elektroden drücken die mit den Stromzuführungen 3 und 4 verbundenen elastischen:

Klemmen 11 und 12. An den Stromzuführungen 5 bis 8 befinden sich die beiden Spiralen 13 und 14, in die der Halbleiter, z.B. Selen, eingetragen wird. Zum Aufdampfen des Halbleiters wird die Zelle in einen Thermostaten gesetzt, und nachdem sie die gewünschte Temperatur angenommen hat, werden die Spiralen 13 und 14 elektrisch geheizt. Dabei verdampft der Halbleiter und schlägt sich auf der Tlatte 9 in gewünschter Struktur nieder, .-

Wird auf dieser Platte nur der Niederschlag eines einzigen Halbleiters gewünscht, so genügt es, eine einzige Spirale vorzusehen. Es ist jedoch bekannt, daß häufig durch Zusätzeeines anderen Halbleiters die Empfindlichkeit der Zelle variiert werden kann. So wird z. B. durch Zusatz von Tellur zu Selen das Maximum der spektralen Empfindlichkeit nach dem roten Ende des Spektrums hin verschoben. In diesem Falle_e.wird in die eine Spirale der eine und in-'die"andere Spirale der andere Halbleiter eingetragen, und durch Regeln der.an-die Spirale, angelegten Spannung kann ein Niederschlag von genau vorher .bestimmter. Zusammensetzung erzeugt werden. Derartige Mischungen herzustellen, war nach dem alten Verfahren besonders schwierig, da bekanntlich der über eine Mischung entstehende Dampf eine andere Zusammensetzung zeigt als'die'Mischung selbst und der aus dem Dampf niedergeschlagene feste Körper wiederum eine andere. Konzentration zeigt. "·'--■ "95

OädüVch, dä'ß der Niederschlag beim Entstehen eine genau konstante Temperatur besitzt, ist es* möglich, seine Dicke durch Widerstandsmessungen während der Herstellung zu prüfen, indem an die Zuleitungen 3 und 4 eine J°° Meßanordnung !angelegt wird.' Ist die gewünschte Stärke erreicht, so kann der Verdampfuhgsvorgang fast, augenblicklich unterbrochen werden, da die Größe der erhitzten Körper mir so gering ist, daß sie ihre höhere Temperature sehr schnell nach, dem Abschalten des Stromes verliefen.

• Nachdem dann die Halbleiterschicht durch Wärmebehandlung undStromdurchgang nachbehandelt wdrden ist, wird die Zelle" bei 15 ausgepumpt oder "mit einer Gasfüllung versehen und äbgeschmolzen. Statt durch das Auf dampf en mit Hilfe der Spiralen 13 und 14 können die Halbleiter auch kathodiscli auf die Scheibe 9 "aufgestäubt werden, zu welchem ¹¹S Zweck in der Zelle die nötigen Kathoden und Anoden angeordnet werden müssen. " - '

Bei dem neuen-Verfahren befindet sich die Halbleiterschicht auf einer genau konstanten, reproduzierbaren Temperatur, während sie auf dem Träger niedergeschlagen wird. Dadurch ist die wesentlichste Vorbedingung zur

Erzielung vollkommen homogener, hochwirksamer Photozellen geschaffen, da ihre Eigenschaften stark von der Temperatur bei der Herstellung, also Formierungstemperatur, abhängig sind.

Claims

Patentansprüche:

ι . Verfahren, zur Herstellung von lichtempfindlichen Zellen, bei dem ein Halbleiter mit belichtungsabhängigem elektrischem Widerstand in atomarer Form, z. B. durch Kathodenzerstäubung oder Aufdampfen auf einen mit Elektroden versehenen, isolierenden, auf die Formierungstemperatur erhitzten Träger aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Trägers während des Aufbringens des Halbleiters genau konstant gehalten wird, vorzugsweise mit einem Thermostaten.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Träger mit der Wand des Gefäßes in thermisch leitender Verbindung steht oder einen Teil der Wand dieses Gefäßes bildet, in welchem die Zerstäubung oder Verdampfung des Halbleiters beispielsweise mittels elektrisch geheizter Spiralen erfolgt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufdampfgefäß das Gehäuse der Zelle dient.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entstehen der Halbleiterschicht durch Messung ihres Widerstandes kontrolliert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen