DE966967C - Electrically asymmetrically conductive system, especially dry rectifier - Google Patents
Electrically asymmetrically conductive system, especially dry rectifierInfo
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Description
(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)
AUSGEGEBEN AM 19. SEPTEMBER 1957ISSUED SEPTEMBER 19, 1957
An86iVIIIc/2igAn86iVIIIc / 2ig
(Ges. v. 15. 7. 1951)(Ges. Of July 15, 1951)
Die Erfindung betrifft ein elektrisch unsymmetrisch, leitendes System vom Selentyp, insbesondere Trockengleichrichter, Detektor oder Sperrschichtfotozelle, welches im wesentlichem aus einer Trägerelektrode, einer auf ihr fest befindlichem Halbleiterschicht und einer Gegenelektrode besteht und deren' wirksame Sperrschicht zwischen, dem Halbleiter und der Gegenelektrode liegt. Bei den, bekannten Elementen dieser Art besteht die Gegenelektrode aus einem leicht schmelzendien, Metall, wie Kadmium, oder einer entsprechenden, Metallegierung. Zur Erzielung definierter Verhältnisse werden häufig in, einem besonderem· Verfahren auf die freie Oberfläche· des Halbleiters Substanzen zur Sperrsch.ichtbild.ung aufgebracht und sodann, der die Gegenelektrode bildende Metallüberzug. In. diesem Zusammenhang sei auf zwei vorbekannte Verfahren hingewiesen, einmal auf die Halbleiteroberfläche! dünne Isolierschichten zur Erhöhung des Sperrvermögens aufzubringen, und zum anderen auf die Oberfläche von Halbleiterschichten, die aus chemischem Verbindungen, bestehen, unedle Metalle aufzubringen, z. B. Alkali- oder Erdalkalimetalle, in Dampf form in so· geringer Menge, daß sie eine höchstens wenige Atomlagen starke Schicht bilden können. Im letzteren Falle sollen von der Oberfläche des Halbleiters die Leitfähigkeit begünstigende chemische Komponenten entfernt werden.The invention relates to an electrically asymmetrical, conductive system of selenium type, especially dry rectifier, detector or barrier photocell, which essentially consists of a carrier electrode, a semiconductor layer fixed on it and a counter electrode and its' effective barrier layer between the semiconductor and the counter electrode. With the, well-known For elements of this type, the counter electrode consists of an easily fusible metal, such as cadmium, or a corresponding metal alloy. To achieve defined ratios often in, a special · procedure on the free Surface of the semiconductor Substances to form a barrier layer applied and then, the metal coating forming the counter electrode. In. this In relation to this, reference should be made to two previously known methods, one to the semiconductor surface! to apply thin insulating layers to increase the blocking capacity, and on the other hand Surface of semiconductor layers, which consist of chemical compounds, to apply base metals, z. B. alkali or alkaline earth metals, in vapor form in so small an amount that they have a can form at most a few atomic layers thick layer. In the latter case, from the surface chemical components that favor conductivity are removed from the semiconductor.
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Das unsymmetrisch leitende System der vorliegenden Art zeichnet sich gegenüber den bekannten dadurch aus, daß ohne Beeinträchtigung der Leitfähigkeit in dar Durchgangsrichtung die Sperrwirkung ganz wesentlich erhöht ist und daß es der Erzeugung einer Sperrschicht in. einem gesonderten Arbeitsgang nicht bedarf.The asymmetrically conductive system of the present type is distinguished from the known characterized in that without impairing the conductivity in the direction of passage the Barrier effect is significantly increased and that there is the creation of a barrier layer in one separate work step is not required.
Zu diesem Zweck wird bei dem elektrisch, unsymmetrisch leitenden System, insbesondere bei ίο einem Trockengleichrichter ohne Sperrschicht zwischen Trägerelektrode und Halbleiter, erfindungsgemäß zur Erzeugung der Sperrschicht zwischen dem vorzugsweise aus Selen bestehenden. Halbleiter und der Gegenelektrode auf die der Trägerelektrode abgewandte freie Oberfläche des Halbleiters eine Schicht aus einem der Metalle Thallium, Gallium, Indium oder einer Legierung des- betreffenden Metalls aufgebracht. Diese Schicht kann a,uch zweckmäßig unmittelbar als Gegenelektrode dienen; es empfiehlt sich, lediglich, zu Schutzzwecken, eine weitere metallische Schicht vorzusehen:. Die Verwendung dieser drei Substanzen Thallium, Gallium, Indium oder einer Legierung des betreffenden) Metalls bietet den ganz besonderen Vorteil, da,ß deren Einwirkung nicht auf die eigentliche Oberfläche das Halbleiters beschränkt bleibt, wie es z. B. bei dem vorbekannten, Aufbringen von dünnen isolierenden Schichteni und Alkalischiichten der Fall ist, sondern, daß diese Substanzen in den Halbleiter eiinzudifFundieren vermögen,. Dadurch, entstehen Sperrschichten, größerer Dicke mit besonders hohen. Sperrspannungen und Durchschlagsfestigkeiten, die außerdem infolge ihrer größeren: Tiefenausdehnung gegenüber äußeren, Einflüssen, wesentlich, unempfindlicher sind als bei den, vorbekannten Systemen. Diese Wirkung ist eine spezifische Eigenschaft der genannten drei Metalle und. ihrer Legierungen,.For this purpose, in the case of the electrically, asymmetrically conductive system, in particular in ίο a dry rectifier without a barrier layer between the carrier electrode and the semiconductor, according to the invention to create the barrier layer between the preferably consisting of selenium. Semiconductor and the counter electrode on the free surface of the facing away from the carrier electrode Semiconductor a layer made of one of the metals thallium, gallium, indium or an alloy of the metal in question is applied. This layer can also be used directly as a counter electrode; it is best, merely, to For protective purposes, a further metallic layer should be provided :. The use of these three substances Thallium, gallium, indium or an alloy of the metal in question offers the whole particular advantage because their effect does not affect the actual surface of the semiconductor remains limited, as it z. B. in the previously known, application of thin insulating layers and Alkaline layers is the case, but that these substances diffuse into the semiconductor capital,. This creates barriers, greater thickness with particularly high. Blocking voltages and dielectric strengths, which also as a result of their greater: depth expansion to external influences, essential, are less sensitive than with the previously known systems. This effect is a specific property of the three named Metals and. their alloys ,.
Zu, besonders guten Werten hinsichtlich, der Sperrwirkung gelangt man, mit folgendem Herstellungsverfahren: Auf dem in der wirksamen Modifikation auf der Trägerelektrode befindlichen Halbleiter, z. B. Selen, wird, eine Schicht aus Thallium zweckmäßig durch Aufdampfen innerhalb möglichst kurzer Zeit (1 Sekunde) erzeugt, bis· eins Schichtdicke in der Groß en Ordnung von io~3 bis io~* cm erreicht ist. Zum Schutz dieser Schicht wind sodann, eine aus einer ungefähr bei ioo° C schmelzenden Legierung aus Zinn, Kadmium und Wismut bestehende Schicht aufgebracht. Das gleiche Verfahren läßt sich bei Zimmertemperatur mit Indium ausführen.Particularly good values with regard to the blocking effect can be achieved with the following manufacturing process: On the semiconductor located in the effective modification on the carrier electrode, e.g. B. selenium, a layer of thallium is expediently produced by vapor deposition within the shortest possible time (1 second) until a layer thickness in the order of 10 -3 to 10 -1 cm is reached. To protect this layer, a layer consisting of an alloy of tin, cadmium and bismuth that melts at around 100 ° C. is then applied. The same procedure can be carried out with indium at room temperature.
Beim Aufdampfen, von Gallium muß die mit dem Halbleiter bedeckte Trägerelektrode auf mindestens — 1000C abgekühlt werden. Eine Schutzschicht kann durch Aufdampfen, z. B. von Wismut, angebracht werden. Es empfiehlt sich nicht, diese Metal Ischlicht durch Aufspritzen zu erzeugen, weil diese sich» leicht abhebt.During vapor deposition, the gallium covered with the semiconductor base electrode must be set to at least - 100 0 C are cooled. A protective layer can be applied by vapor deposition, e.g. B. bismuth attached. It is not advisable to produce this metal light by spraying on, because it “stands out” easily.
Mit Gallium hergestellte Systeme haben, den; besonderen, Vorzug, daß sie wegen ihrar außerordentlich geringen Kapazität auch bei Frequenzen anwendbar sind, die etwa das Vierfache der Frequenz beträgt, bei welcher bisher die bekannten Meßglaichrichtar benutzt werden konnten.Systems made with gallium have the; special, virtue that she is extraordinary because of her low capacitance are also applicable at frequencies that are about four times the Frequency is at which the known Meßglaichrichtar could be used so far.
Des. weiteren zeigt sich, daß man, mit derartigen, Gallium-, Thallium- und Indiumsystenien Sperrschichiteigenschaften erhält, die außerordentlich unempfindlich, gegen atmosphärische Einflüsse sind. Besonders wesentlich ist aber, daß z. B. Trockengleichrichter dieser Art auch bei hohen. Sperrspannungen, verwendbar sind. So, erhält man. bei Trodcengleiichrichtenii mit einem Plattendurchmesser von. 45 mm in: Sperrichtung bei —40 Volt effektiv einen Rückstrom, der nicht größer ist als bei den. bisher bekannten Trockengleiichrichtern bei -18VoIt.Of. It also shows that with such gallium, thallium and indium systems, barrier layer properties are obtained that are extremely insensitive to atmospheric influences. But it is particularly important that z. B. dry rectifier of this type even at high. Reverse voltages, are usable. So, you get. at Trodcengleiichrichtungenii with a plate diameter from. 45 mm in: reverse direction at -40 volts effective a reverse current that is not greater than both. previously known dry rectifiers at -18VoIt.
In der Zeichnung ist in schematischer Darstellung und stark vergrößertem Maßstab ein unsymmetrisch leitendes System nach, der Erfindung dargestellt. Auf der gegebenenfalls- mit Wismutdampf vorbehandelten Aluminiumelektrode 1 befindet sich die kristalline Halbleiterschicht 2, insbesondere aus Selen. Die freie Oberfläche des Halbleiters· ist mit einem Überzug 3 von. io~s bis io~i cm Stärke aus einem der Metalle Thallium, Gallium, Indium oder einer Legierung derselben, aufgebracht und zum Schutz mit einer weiteren Schicht 4 aus einer niedrigschmelzenden. Legierung aus Zinn, Kadmium und Wismut bedeckt.In the drawing, an asymmetrically conductive system according to the invention is shown in a schematic representation and on a greatly enlarged scale. The crystalline semiconductor layer 2, in particular made of selenium, is located on the aluminum electrode 1, which has optionally been pretreated with bismuth vapor. The free surface of the semiconductor is covered with a coating 3 of. io ~ s to io ~ i cm thickness made of one of the metals thallium, gallium, indium or an alloy thereof, applied and for protection with a further layer 4 made of a low-melting point. Alloy of tin, cadmium and bismuth covered.
Claims (8)
Deutsche Patentschrift Nr. 667750;
schweizerische Patentschrift Nr. 157 167;
»Transactions of the Faraday Society«, Bd. 28 (1952), S. 497.Considered publications:
German Patent No. 667750;
Swiss Patent No. 157 167;
Transactions of the Faraday Society, 28, 497 (1952).
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