DE69631240T2

DE69631240T2 - Schaltvorrichtung und deren verwendung

Info

Publication number: DE69631240T2
Application number: DE69631240T
Authority: DE
Inventors: Pierre Ronald GRIESSEN; Nicolaas Johannes HUIBERTS; Hendrik Jan RECTOR
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2016-04-24
Also published as: EP0772795A1; DE69631240D1; EP0772795B1; US5635729A; JPH10503858A; WO1996038758A1; ES2214533T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung mit einem Substrat und einem dünnen Metall enthaltenden Schaltfilm. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf Anwendungsbereiche einer derartigen Schaltvorrichtung.
Bei den betreffenden Schaltvorrichtungen werden die elektrischen und/oder optischen Eigenschaften durch externe Einflüsse, wie mechanische Spannung oder elektrische Spannung, Gasdruck, relative Feuchtigkeit, Konzentration usw. gesteuert.
So sind beispielsweise elektrochrome Vorrichtungen durchaus bekannt, bei denen eine Schicht aus einem elektrochromen Material, wie MoO₃, wie ein bei einem Sandwich zwischen zwei transparenten elektrisch leitenden Elektrodenschichten, beispielsweise aus Indium-Zinn-Oxid vorgesehen wird. Eine Schicht aus einem H⁺- oder Li⁺-ionenleitenden Material ist zwischen einer Elektrode und dem elektrochromen Material vorhanden. Die Vorrichtung enthält auch oft eine Gegenelektrode zum Speichern von Ionen. Die Zuführung eines elektrischen Potentials von vielen Volt zu den Elektroden sorgt dafür, dass sich das Durchlassvermögen des Schichtpakets ändert. Die genannte Durchlässigkeitsänderung ist reversibel. Elektrochrome Materialien werden beispielsweise in Fenstern mit variabler Durchlässigkeit für Gebäude und bei Antiblendungsrückspiegeln in Kraftwagen verwendet.
Ein Nachteil oxidischer elektrochromer Vorrichtungen ist, dass zu ihrem Betrieb ein großer Schichtstapel erforderlich ist. Ein weiterer wesentlicher Nachteil ist, dass derartige Materialien nur eine geringfügige Änderung der Durchlässigkeit ermöglichen, und dass folglich ein geringer Kontrast erzielt werden kann. Außerdem ist bei derartigen Vorrichtungen der Übergang umkehrbar einstellbar, aber dennoch die Reflexion nicht.
WO 96/38759 (A), worin insbesondere ein Schaltfilm aus Gadolinium beschrieben wird, wurde nach dem 5. Dezember 1996 veröffentlicht und beansprucht u. a. Priorität von einer vorhergehenden Anmeldung, die nach dem 30. Mai 1995 eingereicht wurde.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Schaltvorrichtung zu schaffen, wobei der Schaltfilm umkehrbar aus dem reflektierenden in den transparenten Zustand umgewandelt werden kann. Der reflektierende und der transparente Zustand soll stabil sein. Außerdem soll es möglich sein, bei üblicher Raumtemperatur und bei normalem Druck die genannte Umwandlung relativ schnell durchzuführen. Weiterhin soll die Schaltvorrichtung eine einfache Schichtstruktur haben.
Nach der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Schaltvorrichtung erfüllt, die ein Substrat und einen Schaltfilm mit einem dreiwertigen Metall aufweist, das mit Wasserstoff ein Hydrid bilden kann, wobei dieser Schaltfilm durch Austausch von Wasserstoff umkehrbar aus einem metallischen Zustand in einen halbleitenden Zustand geschaltet werden kann.
Es hat sich herausgestellt, dass einige dreiwertige Metalle in einer dünnen Schicht mit Wasserstoff Hydride bilden können, wobei diese Hydride in dem metallischen Zustand und in dem halbleitenden Zustand sein können, und zwar je nach dem Wasserstoffgehalt. In dem metallischen Zustand ist die Metallschicht, d. h. der Schaltfilm, reflektierend und undurchsichtig, während in dem halbleitenden Zustand die schaltende Schicht transparent ist. In dem Fall eines glatten Substrats bildet der Schaltfilm in dem metallischen Zustand einen Spiegel.
Wenn ein dünner Schaltfilm bei Raumtemperatur und bei atmosphärischem Druck atomarem Wasserstoff ausgesetzt wird, wird zunächst eine YH₂ Phase gebildet, die einen metallischen Charakter hat. Der auf diese Art und Weise gebildete YH₂ Film ist elektrisch leitend und reflektierend. Wenn der Wasserstoffdruck zunimmt wird eine YH₃ Phase gebildet, die einen halbleitenden Charakter hat. Der gebildete YH₃ Film ist aus dem reflektierenden Zustand in den transparenten Zustand geschaltet und erfordert eine gelbe Farbe in dem Übergang.
Der Übergang aus der metallischen Dihydridphase in die halbleitende Trihydridphase kann durch eine Hall-Effekt-Messung und eine elektrische Widerstandsmessung dargelegt werden.
Die beiden Yttrium-Hydridphasen sind bei Raumtemperatur stabil und haben einen Bereich um die Zusammensetzungen YH₂ und YH₃. Das Phasendiagramm des YH-Systems zeigt zwei Lösbarkeitsspalten, und zwar einen zwischen der YH_x Phase (α-Phase mit x < 0,3 bei Raumtemperatur) mit einer niedrigen H-Konzentration und der Dihydridphase um YH₂ (β Phase) und einen zwischen der Dihydridphase und der Trihydridphase um YH₃ (γ-Phase) herum. Röntgenbrechung zeigt, dass beim Absorbieren von Wasserstoff die Kristallstruktur sich von Hexagonal-hcp (YH_x) in Kubik-fcc (Dihydridphase) ändert und danach in Hexagonal-hcp (Trihydridphase). Bei se) ändert und danach in Hexagonal-hcp (Trihydridphase). Bei Raumtemperatur haben die Existenzgebiete eine Breite von etwa 0,2–0,3, ausgedrückt in dem molaren Verhältnis x = H/Y. In dem nachfolgenden Teil dieses Dokumentes werden die Bezeichnungen YH₂ Phase und YH₃ Phase verwendet.
Wenn dem Schaltfilm molekularer Wasserstoff zugeführt wird, soll der genannte Wasserstoff zu atomarem H zerlegt werden. Die genannte Zerlegung kann dadurch gefördert werden, dass die Oberfläche des Schaltfilms mit einer dünnen Palladiumschicht mit einer Dicke von beispielsweise 5 nm versehen wird. Bei der genannten Dicke ist die Palladiumschi8cht nicht kontinuierlich. Die Schichtdicke ist nicht kritisch und ist derart gewählt, dass sie in dem Bereich von 2 bis 25 nm liegt. Dünne Schichten von 2 bis 5 nm werden aber bevorzugt, weil die Dicke der Palladiumschicht die maximale optische Durchlassung des Schichtstapels bestimmt. Außerdem schützt die Palladiumschicht den darunter liegenden Schaltfilm vor Oxidation.
Eine diskontinuierliche Palladiumschicht oder eine andere diskontinuierliche katalytisch aktive Schicht wird insbesondere bevorzugt, wenn die Schaltvorrichtung als Ergebnis einer Änderung des elektrischen Widerstandes des Schaltfilms als elektrisches Schaltelement verwendet wird, wobei diese Änderung nachstehend noch näher beschrieben wird. In diesem Fall wird der elektrische Widerstand der Schaltvorrichtung ausschließlich durch den des Schaltfilms gesteuert.
Nebst Palladium können andere katalytisch aktive Metalle, wie Nickel, auf der Schaltschicht vorgesehen werden.
Der molekulare Wasserstoff kann aus einem mit H₂ gefüllten Gaszylinder auf einfache Weise bei Raumtemperatur dem Schaltfilm zugeführt werden. Innerhalb von wenigen Sekunden ändert sich der reflektierende metallische Y Film zu einem halbleitenden transparenten YH₃ Film. Der Bandabstand von YH₃ beträgt 2,3 eV. Nach Erhitzung beispielsweise auf 70°C und/oder Evakuierung des Wasserstoffs, wird der transparente YH₃ Film nicht in metallisches Y sondern in einen metallischen YH₂ Film umgewandelt, der ebenfalls reflektierend ist. Diese letztere Umwandlung erfolgt ebenfalls innerhalb von Sekunden. Die genannten Umwandlungen zerstören oder degradieren den Schaltfilm nicht.
Die Umwandlung von YH₂ zu YH₃ ist reversibel: dadurch, dass Wasserstoff zugeführt wird, wird der reflektierende Film YH₂ bei Raumtemperatur in einen transparen ten YH₃ Film umgewandelt, der durch Erhitzung und/oder Evakuierung des Wasserstoffs in einen reflektierenden Film YH₂ umgewandelt wird.
Atomarer Wasserstoff kann auch auf andere Art und Weise erhalten werden, wie mit Hilfe elektrochemischer Erzeugung aus einem Elektrolyten, wobei eine transparente Gegenelektrode verwendet wird, beispielsweise aus Indium-Zinnoxid. In diesem Fall wird die Schaltvorrichtung in Form einer elektrochemischen Zelle konstruiert. Es ist auf alternative Weise auch möglich, atomarer Wasserstoff aus einem Wasserstoffplasma zu erzeugen. In dem Fall ist eine katalytisch aktive Schicht, beispielsweise aus Palladium, nicht notwendig. Atomarer Wasserstoff kann auch aus einem anderen Metallhydrid, wie Metalllegierungen zur Wasserstoffspeicherung herrühren, was an sich bekannt ist.
Auf alternative Weise können die Isotopen Deuterium und Tritium, sowie Verbindungen mit katalytisch eliminierbaren H-Atomen, wie Methan, anstelle von Wasserstoff verwendet werden. Wasserstoff kann wahrscheinlich auch in Form von Protonen dem Schaltfilm zugeführt werden, wonach Reduktion zu atomarem Wasserstoff und/oder zur Bildung neutraler Metallhydrid durch Elektronen erfolgt.
Nebst Yttrium zeigen andere dreiwertige Metalle ähnliche Erscheinungen. Diese dreiwertigen Metalle sind Scandium, Lanthan und die Seltenerdmetalle mit den Atomzahlen 58 bis 71. Lanthan kann als Beispiel genommen werden. In einem Film ist LaH₂ metallisch und reflektierend, während LaH₃ halbleitend und transparent ist und eine rote Farbe hat.
Der bemerkenswerte Aspekt der oben genannten dreiwertigen Metalle ist, dass bei Reaktion mit Wasserstoff elektronische Zustände in dem leitenden Band des Metalles in Energie weitgehend reduziert werden. In dem Fall beispielsweise von Yttrium erfolgt dies in dem 5s-4d-Leitungsband. In dem Fall einer hypothetischen Zusammensetzung von YH₃ wird ein einziger Vollwertband gebildet, der etwa 4 eV weniger Energie hat als das Leitungsband von Yttrium. Da YH₁ vier Außenelektronen je Formeleinheit hat, von denen zwei Elektronen in dem Vollwertband mit einem niedrigen Energiepegel liegen, bleiben zwei Elektronen in dem ursprünglichen Leitungsband von Yttrium. Das hypothetische YH₁ würde elektrisch leitend sein. In YH₃ werden auf dieselbe Art und Weise drei Vollwertbänder gebildet. Da diese drei Wertbänder alle sechs Außenelektronen je Formeleinheit von YH₃ enthalten, bleiben keine Leitungselektronen übrig; deswegen ist YH₃ ein Halbleiter. In YH₂ werden auf gleiche Weise zwei Vollwertbänder gebildet. Diese zwei Wertbänder enthalten vier von fünf Außenelektronen je Formeleinheit von YH₂. Ei Elektron je Formeleinheit YH₂ ist nach wie vor für das Leitungsband verfügbar; folglich ist YH₂ ein elektrischer Leiter. Alle dreiwertige Metalle, die reversibel Trihydride sowie nicht stöchiometrische Hydride mit Wasserstoff bilden können, können einen Metall-Halbleiterübergang zeigen. Die genannten Metalle werden ebenfalls durch eine negative Enthalpie der Bildung der Metallhydride gekennzeichnet, d. h. sie bilden auf einfache Weise Hydride.
Der Schaltfilm nach der vorliegenden Erfindung ist dünn, d. h. die Filmdicke ist weniger als 2 μm. Die Filmdicke des Schaltfilms liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 100 und 1000 nm. Da Wasserstoff in dem Schaltfilm diffundieren soll, bestimmt die Filmdicke die Geschwindigkeit der Umwandlung zwischen der Dihydrid- und der Trihydridphase. Im Falle einer Filmdicke des Schaltfilms von 500 nm in Kombination mit einer 5 nm dicken Palladiumschicht dauert die Umwandlung von beispielsweise YH₂ in YH₃ und umgekehrt etwa 5 Sekunden. Eine dünnere oder dickere Schicht wird zu einer kürzeren bzw. längeren Umwandlungszeit führen.
Der Schaltfilm kann aus einer Legierung der oben genannten dreiwertigen Metalle, beispielsweise Y-La zusammengesetzt werden, oder er kann aus zwei oder mehr dünnen Filmen der genannten Metalle aufgebaut werden. Gewünschtenfalls kann der Schaltfilm mit maximal einigen Atomprozenten eines anderen Elementes, wie Kupfer, dotiert werden. Mit Hilfe dieser Maßnahmen kann die Farbe, die Stabilität, die Geschwindigkeit und die elektrische Leitfähigkeit des Schaltfilms beeinflusst werden.
Substrate, an denen der Schaltfilm angeordnet werden kann, können als das Substrat für den Schaltfilm benutzt werden. Gewünschtenfalls können transparente Substrate, wie Glas, Quarz, Diamant oder Aluminiumoxid verwendet werden. Das Substrat kann sogar gekrümmt sein. Im Falle eines polierten Substrats bildet der Schaltfilm einen Spiegel in dem metallischen Zustand.
Der Schaltfilm wird mit Hilfe herkömmlicher Verfahren, wie Vakuum-Bedampfung, Zerstäubung, Laserablation, chemische Bedampfung oder Elektroplattierung als dünner Film auf dem Substrat angebracht. In dieser Hinsicht ist es wichtig, dass während und nach der Auftragung des Schaltfilms das Metall des Schaltfilms nicht einer Oxidation ausgesetzt wird. In einem Vakuum-Bedampfungsprozess wird dies dadurch erreicht, dass der Druck beibehalten wird, insbesondere der Druck der Restgase, des Wasserstoffs und des Sauerstoffs, und zwar auf einem niedrigen Pegel unter 10^–4 bis 10^–7 mbar.
Die katalytisch aktive Schicht, beispielsweise aus Pd, kann auf alternative Weise mit Hilfe eines der oben genannten Methoden angebracht werden.
Nebst der oben genannten optischen Änderung aus dem reflektierenden Zustand in den transparenten Zustand, ist eine Änderung des elektrischen Widerstandes des Schaltfilms spürbar. Eine gesteuerte Zuführung von Wasserstoff zu dem Yttrium-Film verursacht eine anfängliche Zunahme des spezifischen Widerstandes, wenn die Menge an H in der α-Phase zunimmt (YH_x mit x ≤ 0,3 bei Raumtemperatur). Der Zeitpunkt, wo zwischen der α-Phase und der β-Phase eine Entmischung auftritt, was zu der Bildung von YH₂ führt, nimmt der spezifische Widerstand auf einen Wert unter dem von reinem Yttrium ab. Wenn die γ-Phase (YH₃) gebildet wird, nimmt der spezifische Widerstand um viele Zehner zu. Stöchiometrischer YH₃ ist ein Halbleiter mit einem Bandabstand von 2,3 eV.
Die β-Phase kann auch durch Zerstäubung von Yttrium in einer Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre erhalten werden.
Durch die einzigartige Umschaltung aus einem metallischen reflektierenden Zustand in einen transparenten halbleitenden Zustand und umgekehrt, kann die Schaltvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in vielen Anwendungsbereichen benutzt werden.
Durch den optischen Effekt kann die Schaltvorrichtung als ein optisches Schaltelement verwendet werden, beispielsweise als variabler Bündelspalter und zur Steuerung der Beleuchtung oder der Form von Lichtstrahlen in Leuchten. Je nach der Filmdicke des Schaltfilms kann dieser Film in dem metallischen Zustand eine Durchlässigkeit gleich Null aufweisen. Dies ermöglicht es, dass eine Schaltvorrichtung mit einem großen Kontrastbereich hergestellt wird. Die Schaltvorrichtung kann in Anwendungsbereichen eingesetzt werden, in denen zur Zeit elektrochrome Schichten verwendet werden, wie in Architekturglas, Sonnendächern und Rückspiegeln in Kraftwagen.
Die Schaltvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann auch als ein variables Durchlassfilter für einen Wiedergabeschirm zur Verbesserung des Kontrastes verwendet werden.
Dadurch, dass ein Muster auf dem dreiwertigen Metallfilm in Kombination mit einer transparenten Gegenelektrode und einem Elektrolyten gemacht wird, kann eine reflektierende oder durchlässige dünne Wiedergabeanordnung hergestellt werden. Die Konstruktion einer derartigen Wiedergabeanordnung ist viel einfacher als die einer Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung (LCD), und zwar wegen des Fehlens einer Flüssigkristall schicht, einer Orientierungsschicht, einer Verzögerungsschicht und eines Polarisationsfilters.
Der Schaltfilm nach der vorliegenden Erfindung kann auch als eine Aufzeichnungsschicht eines optischen Aufzeichnungsmediums verwendet werden. Ein transparenter YH₃ Film kann mit Hilfe thermischer Energie von einem Laserlichtstrahl örtlich in einen reflektierenden YH₂ Film umgewandelt werden. Gewünschtenfalls kann die aufgezeichnete Information durch Zuführung von Wasserstoff gelöscht werden.
Wie oben erläutert, wird der elektrische Widerstand des Schaltfilms durch die Menge an H in dem Schaltfilm gesteuert. Dadurch kann die Schaltvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung als elektrisches Schaltelement und als Sensor, Indikator oder als Stellglied verwendet werden. In einer aufladbaren Nickelmetallbatterie kann die Schaltvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung beispielsweise dazu verwendet werden, die Zellenspannung oder den Zellendruck anzugeben.
Einige organische Verbindungen, wie Methan, eliminieren H-Atome, wenn sie mit Palladium in Verbindung sind. Die Schaltvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist dann als Sensor für diese organische Verbindungen wirksam.
Während der Absorption von Wasserstoff in dem Schaltfilm findet eine Zunahme der Dicke um etwa 11% statt. Die Wasserstoffabsorption kann mit Hilfe einer elektrochemischen Zelle elektrisch gesteuert werden. Auf diese Weise kann die Schaltvorrichtung als Stellglied verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch eine Schaltvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, und
2 eine schematische Darstellung des Phasendiagramms des Y-H Systems und der Variation des spezifischen Widerstandes ρ (in μOhm·cm) und der Durchlässigkeit I in beliebigen Einheiten als eine Funktion des molaren Verhältnisses H/Y der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsbeispiel 1
1 ist ein schematischer Schnitt durch eine Schaltvorrichtung 1 nach der vorliegenden Erfindung. Mit Hilfe eines Elektronenstrahl-Aufdampfvorgangs wird ein po liertes Quarzsubstrat 3 mit einem 500 nm dicken Yttriumfilm als Schaltfilm 5 versehen. Der Restdruck in dem Bedampfungsgerät ist weniger als 10^–7 mbar. Die Ablagerungsrate ist 0,5 nm/s. In demselben Gerät wird mit Hilfe von Widerstandserhitzung eine 5 nm dicke Palladiumschicht 7 auf dem Schaltfilm 5 aufgedampft. Wenn die Palladiumschicht 7 eine derart geringe Dicke hat, besteht sie aus Inseln, die nicht mit einander verbunden sind. Die genannte Palladiumschicht 7, die mit dem bloßen Auge nicht zu sehen ist, schützt den Schaltfilm 5 wenigstens mehrere Wochen vor Oxidation in Luft. Der genannte Schaltfilm 5 hat ein metallisches, spiegelndes Äußere und ist nicht transparent.
Der Schaltfilm 5 wird danach einem molekularen Wasserstoff ausgesetzt, und zwar bei einem Druck von 1 bar (10⁵ Pa) bei Raumtemperatur in einer Zelle, die von der Umgebung abgeschlossen ist. Die Palladiumschicht 7 bildet atomaren H, der danach in dem Schaltfilm 5 absorbiert wird. Nach 5 Sekunden ist der nicht transparente spiegelnde Schaltfilm 5 in einen transparenten leicht gelben Film mit einer Durchlässigkeit von etwa 20% umgewandelt. Der auf diese Weise gebildete Film umfasst halbleitenden YH₃ und ist halbleitend mit einem Bandabstand von 2,3 eV.
Daraufhin wird die Zelle auf einen Druck von 1 mbar evakuiert, wonach bis zu einem Druck von 1 bar Luft zugelassen wird. Der transparente Schaltfilm 5 wird danach auf 70°C erhitzt. Innerhalb von 5 Sekunden ist der Schaltfilm 5 wieder spiegelnd und umfasst metallisch leitenden YH₂.
Der spiegelnde Schaltfilm 5 aus YH₂ kann innerhalb von 5 Sekunden dadurch in einen transparenten Schaltfilm 5 aus YH₃ umgewandelt werden, dass er Wasserstoff ausgesetzt wird. Die Umwandlung von YH₂ in YH₃ und umgekehrt ist reversibel.
2 zeigt schematisch das kombinierte Phasendiagramm des Y-H Systems und der Variation des spezifischen Widerstandes ρ (in μOhm·cm) des Schaltfilms 5 als eine Funktion des molaren Verhältnisses H/Y. Das genannte Phasendiagramm zeigt drei Phasen α, β und γ, die durch zwei Löslichkeitsspalte voneinander getrennt sind. Die α-Phase hat einen geringen H Gehalt und ist elektrisch leitend und reflektierend. Der elektrische Widerstand nimmt zu, je nachdem die menge an H zunimmt (siehe die Kurve 1). Die β-Phase umfasst YH₂ und ist ebenfalls reflektierend. Der elektrische Widerstand ist niedriger als der der α-Phase. Die γ-Phase, die YH₃ umfasst, wird gebildet, wenn die Menge an Wasserstoff zunimmt. Der spezifische Widerstand nimmt wesentlich zu. Die γ-Phase ist halbleitend und transparent. Die Kurve 2 in derselben Figur zeigt den entsprechenden Gleichgewichtsdruck p (in mbar) des Wasserstoffs. Der Übergang zwischen der β- und der γ-Phase ist durch Regelung des Wasserstoffdrucks reversibel.
Die Kurve 3 in derselben Figur zeigt die entsprechende Durchlässigkeit I (in beliebigen Einheiten u. a.) derselben Vorrichtung, gemessen mit einer Photonenenergie von 1,8 eV.
Die Schaltvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann durch Austausch von Wasserstoff umkehrbar aus einem metallischen, reflektierenden Zustand in einen halbleitenden transparenten Zustand umgewandelt werden.
Ausführungsbeispiel 2
Das Ausführungsbeispiel 1 wird wiederholt, und zwar unter Verwendung von Lanthan als Schaltfilm 5. Der Schaltfilm 5 aus Lanthan zeigt ähnliche Erscheinungen wie der Schaltfilm aus Yttrium, aber in dem halbleitenden Zustand (LaH₃) ist der Schaltfilm 5 transparent und hat bei Durchlassung eine rote Farbe.

Claims

Schaltvorrichtung (1) mit einem Substrat (3) und einem dünnen Schaltfilm (5) mit einem dreiwertigen Metall, das ein Hydrid mit Wasserstoff bilden kann, wobei dieser Schaltfilm in der Umkehrrichtung geschaltet werden kann, und zwar aus einem metallischen Zustand in einen halbleitenden Zustand durch Austausch von Wasserstoff.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dreiwertige Metall aus der Gruppe selektiert wird, die durch Sc, Y, La und den Seltenerdelementen, oder durch eine Legierung dieser Metalle gebildet wird.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltfilm Yttrium enthält.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltfilm in Umkehrrichtung aus einer metallischen Yttriumdihydrid-Phase in eine halbleitende Yttriumtrihydridphase schaltbar ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltfilm katalytisch aktive Stellen aufweist für die Dissoziation einer Wasserstoff enthaltenden Verbindung.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytisch aktiven Stellen Palladium oder Nickel enthalten.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Schaltfilm Palladium in Form einer 2 bis 25 nm dicken Schicht vorgesehen ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltfilm eine Dicke im Bereich von 100 bis 1000 nm hat.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltfilm in Umkehrrichtung aus einem reflektierenden metallischen Zustand in einen transparenten halbleitenden Zustand geschaltet werden kann.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoff enthaltende Verbindung H₂ ist.
Verwendung einer Schaltvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche in einer Wiedergabeanordnung, oder in einem optischen oder elektrischen Schaltelement, in einem Sensor, Indikator, einem optischen Aufzeichnungsmedium oder als Spiegel mit variabler Reflexion und Transmission.