DE915593C - Verfahren zum Anbringen einer Sperrschicht und mit einer solchen Sperrschicht versehene Zelle - Google Patents

Verfahren zum Anbringen einer Sperrschicht und mit einer solchen Sperrschicht versehene Zelle

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DE915593C DEP19306A DEP0019306A DE915593C DE 915593 C DE915593 C DE 915593C DE P19306 A DEP19306 A DE P19306A DE P0019306 A DEP0019306 A DE P0019306A DE 915593 C DE915593 C DE 915593C
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Ludovicus Augustinus Esseling
Willem Christiaan Van Geel
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anbringen einer insbesondere aus Selen bestehenden Sperrschicht auf eine Elektrode für eine Sperrschichtzelle und auf eine Sperrschichtzelle mit einer solchen Sperrschicht.
Man hat schon verschiedene Verfahren zum Anbringen einer Sperrschicht vorgeschlagen. Es sind z. B. nichtgenetische Sperrschichten bekannt, die aus einem Kunstharz bestanden und aus einer Lösung auf die zu überziehende Oberfläche niedergeschlagen wurden. Ein solches Verfahren hat aber vor allem den Nachteil, daß nur Stoffe angebracht werden können, die in einem geeigneten Mittel zur Lösung gebracht werden können. Zweitens zeigt es sich, daß solche Schichten für die Sperrwirkung nicht immer sehr homogen hinsichtlich Zusammensetzung und Stärke sind.
Auch hat man schon vorgeschlagen, Stoffe, wie Quarz, Magnesium- oder Berylliumoxyd, durch Aufdampfen niederzuschlagen. Insbesondere wenn die Stoffe eine niedrige Dampfspannung haben, ist es so schwer, sie anzubringen, da dann sehr hohe Temperaturen angewendet werden müssen. Auch sind diese Schichten für die richtige Sperrwirkung nicht hinreichend homogen.
Weiter ist es bekannt, Schwefel auf eine Selenelek- as trode aufzudampfen. Dies geschah während einer Wärmebehandlung, bei der das Selen in die leitende kristallinische Modifikation übergeführt wurde. Ein derartiges Verfahren ist umständlich und kostspielig.
Die Erfindung bezweckt, die oben geschilderten Nachteile zu beseitigen, und sie gestattet, darüber hinaus noch weitere Vorteile zu erzielen. Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren zum Anbringen einer aus Selen bestehenden Sperrschicht auf einer Elektrode für eine Sperrschichtzelle das Selen durch Ionen-
beschuß zur Zerstäubung und zum Niederschlag auf den Sperrschichtträger gebracht.
Eine mittels des Verfahrens nach der Erfindung aufgetragene Sperrschicht ist sehr homogen. Dies läßt sich schon mit dem bloßen Auge beobachten, wenn man eine Platte mit einer auf die vorerwähnte Art und Weise hergestellten Sperrschicht unter einem schräg einfallenden Lichtbündel betrachtet. Es wird dann eine bestimmte Interferenzfarbe beobachtet. Ein weiterer Vorteil, der bei einer solchen Selensperrschicht auftritt, besteht darin, daß das in dieser Weise aufgebrachte Selen sehr angriffsbeständig ist. Im Gegensatz zu auf bekannte Weise angebrachten Selenschichten, die schon bei normaler Temperatur von verschiedenen Stoffen, insbesondere Salpetersäure, angegriffen werden, geht eine nach dem Verfahren gemäß der Erfindung aufgebrachte Schicht erst bei hoher Temperatur in Salpetersäure in Lösung.
Die auf bekannte Weise angebrachten Selensperrao schichten weisen alle den Nachteil auf, daß sie sich bei Erhitzung oberhalb des Schmelzpunktes zusammenziehen. Die neue Schicht aber behält bei Erhitzung ihren Zusammenhang völlig bei.
Es stellt sich heraus, daß die letzten beiden Vorteile a5 insbesondere auftreten, wenn die Zerstäubung in der Luft erfolgt. Wenn man die Sperrschicht aufdampft, zeigt es sich, daß im Gegensatz zum Aufstauben unter diesen Umständen oft eine Haut gebildet wird, die dagegen dem Angriff ausgesetzt ist. DieseBedenken haften also auch dem Aufdampfen von Schwefel oder Selen an. Es erweist sich, daß nach der Erfindung Sperrschichtzellen erhalten werden, die eine hohe Durchschlagspannung mit gut reproduzierbarem Werte aufweisen, was der großen Homogenität und Dichtheit der Schicht zu verdanken ist. Zugleich hat der Vorwärtsstrom einen günstigen Wert.
Bei einer besonders günstigen Ausführungsform des - neuen Verfahrens zur Herstellung einer Sperrschichtzelle, in der eine der Elektroden aus Selen besteht, wird zunächst eine Sperrschicht dadurch gebildet, daß man auf die Oberfläche der Selenschicht eine Flüssigkeit einwirken läßt, worauf eine zweite sperrschichtbildende Behandlung gemäß dem obengeschilderten Zerstäubungsverfahren stattfindet.
Wenn man eine Flüssigkeit auf die Oberfläche einer Selenschicht einwirken läßt, entsteht zwar eine Sperrschicht oder wenigstens eine Schicht von sehr niedriger Leitfähigkeit, aber es zeigt sich, daß, wenn auf einer solchen Sperrschicht eine Gegenelektrode angebracht wird, z.B. durch Aufspritzen einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt, das Legierungsmaterial mit auf der Sperrschicht zurückgebliebenen Flüssigkeitsresten eine isolierende Verbindung bildet. Das Vorhandensein einer Schicht aus dieser Verbindung bewirkt, daß nach dem Formieren einer Sperrschichtzelle der Vorwärtsstrom abnimmt. Wenn man aber nach einer sperrschichtbildenden Behandlung durch Einwirkung einer Flüssigkeit eine weitere Behandlung anwendet, bei der das Anbringen des Sperrschichtmaterials durch Aufstäuben mittels Ionenbeschuß auf dieschon vorgesehene isolierende Schicht stattfindet, so wird der Legierung die Möglichkeit genommen, eine Verbindung mit Flüssigkeitsresten einzugehen, da diese Rückstände durch die durch Zerstäubung angebrachte Sperrschicht vom Legierungsmaterial getrennt sind.
Es ist vorteilhaft, die obengenannte erste sperrschichtbildende Behandlung mit einer Flüssigkeit durchzuführen, aus der eine Harzschicht gebildet wird, die auf die Oberfläche der Selenschicht niedergeschlagen wird. Hierdurch entsteht nämlich schon eine mehr oder weniger zusammenhängende Sperrschicht.
Im folgenden wird ein Äusführungsbeispiel des neuen Verfahrens gegeben, das zugleich an Hand von Meßergebnissen die mit der Erfindung erreichten Vorteile erkennen läßt.
Auf einer aus Aluminium bestehenden Tragplatte 1, die aufgerauht und mit einer Kohleschicht 2 versehen ist, wird eine Selenschicht 3 angebracht. Dem Selen ist zur Steigerung der Leitfähigkeit ein flüchtiges Halogenid, z. B. Zinnchlorid, zugesetzt. Die Selenoberfläche wird nun unter einer Presse flachgemacht, wobei die Oberfläche der Preßplatte vorher mit einer harzbildenden Flüssigkeit, z. B. Chinolin, bedeckt worden ist. Die Platte wird dann in einem Ofen auf etwa 2000C geheizt, wobei das Selen in die leitende kristallinische Modifikation übergeführt wird. Zugleich wird eine harzbildende Flüssigkeit, z. B. Triäthanolamin, auf die Selenoberfläche gespritzt, wodurch eine Harzschicht 4 von einer Stärke bis zu einigen Zehntel Mikron gebildet wird. Das Ganze wird in einem Raum gegenüber einer aus Selen bestehenden plattenförmigen Elektrode (Kathode) angeordnet, die an die negative Seite einer Spannungsquelle von einigen Kilovolt angeschlossen ist, während eine andere plattenförmige Elektrode an die positive Seite der gleichen Quelle angeschlossen wird. Die mit Selen bedeckte Platte wird nun im Feld zwischen den beiden Elektroden angeordnet, wobei die freie Selenseite der Platte r, 2 der Kathode zugewandt ist. Der Raum wird bis zu einem Druck von etwa hundert Einheiten evakuiert. Der Strom beträgt einige Zehn Milliampere. Die Stärke der durch Ionenbeschuß zerstäubten Selenschicht, die in der Figur mit 5 bezeichnet ist, hängt von der Zeit ab, während der die Zerstäubung durchgeführt wird. Im allgemeinen wird so lange zerstäubt, bis die Stärke einige Zehn Mikron beträgt. Man kann diese Stärke entsprechend dem Zweck einstellen, für den die Platte verwendet wird. Während des Verfahrens wird Sauerstoff verbraucht. Die Spannung und der Strom können dadurch konstant gehalten werden, daß vorsichtig Luft zugelassen wird.
Eine auf diese Weise mit einer Sperrschicht versehene Selenelektrode wird nun mit einer aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt bestehenden Gegenelektrode bedeckt. Auf diese Weise hergestellte Zellen lieferten bei Messung die nachfolgenden Werte für den Vorwärtsstrom und die Gegenspannung.
Links sind die Daten der nichtformierten, rechts jene für die formierten Zellen erwähnt.
Vor Formierung
Vorwärtsstrom
5,0 A
7,0 A
6,5 A
Gegeilspannung ι
8V 9.V 8V
Nach Formierung
Vorwärtsstrom
5.7 A 9,0 A 7,2 A
Gegenspannung ι
23 V
24 V 20 V
ι. Die Gegenspannung ist die Spannung, die angelegt werden muß, um einen Strom von ioo mA in der Sperrrichtung fließen zu lassen. Die Messungen sind alle an Zellen mit einem Durchmesser von 45 mm angestellt. Es fällt auf, daß im Gegensatz zu den auf bekannte Weise hergestellten Sperrschichtzellen, die nach Formierung zwar eine erhöhte Gegenspannung, jedoch einen niedrigeren Vorwärtsstrom aufweisen, nach dem neuen Verfahren hergestellte Zellen nach Formierung einen erhöhten Vorwärtsstrom haben. Auch hat sich herausgestellt, daß gemäß dem erfindungsgemäß durchgeführten Verfahren hergestellte Zellen während des Betriebes ihre elektrischen Eigenschaften beibehalten.
Auf ähnliche Weise, wie oben beschrieben, geht man vor, wenn man einen anderen Stoff, wie Schwefel, aufstäubt.

Claims (8)

  1. PATENTANSPRÜCHE:
    i. Verfahren zum Anbringen einer aus Selen bestehenden Sperrschicht auf einer Elektrode für eine Sperrschichtzelle, dadurch gekennzeichnet, daß das Selen durch Ionenbeschuß zur Zerstäubung und zum Niederschlag auf den Sperrschichtträger gebracht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubung in Luft erfolgt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung einer Sperrschichtzelle, in der eine der Elektroden aus Selen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Sperrschicht dadurch gebildet wird, daß auf die Oberfläche der Selenschicht eine Flüssigkeit einwirkt, wonach eine zweite sperrschichtbildende Behandlung angewendet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus der auf das Selen reagierenden Flüssigkeit eine Harzschicht gebildet wird, die auf die Oberfläche der Selenschicht niedergeschlagen wird.
  5. 5. Sperrschichtzelle, deren Sperrschicht gemäß dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche hergestellt ist.
  6. Angezogene Druckschriften:
    Ries, Das Selen, 1918, S. 52;
    Gmelin, Handbuch der anorg.
  7. Chemie,
  8. 8. Aufl., System Nr. 10, Teil B, S. 25;
    österreichische Patentschrift Nr. 153 134;
    schweizerische Patentschrift Nr. 214 020.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    1 9532 7.54
DEP19306A 1944-08-08 1948-10-23 Verfahren zum Anbringen einer Sperrschicht und mit einer solchen Sperrschicht versehene Zelle Expired DE915593C (de)

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