DE970900C

DE970900C - Verfahren zur Herstellung unipolarer Leiter mit Selen oder Selenverbindungen als Halbleiter

Info

Publication number: DE970900C
Application number: DES19638D
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Lehovec
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1944-05-24
Filing date: 1944-05-25
Publication date: 1958-11-13
Also published as: DE971095C

Description

Selengleichrichter, die nach den bisher bekannten Verfahren hergestellt sind, können betriebsmäßig in der Sperrichtung mit 18, in Ausnahmefällen mit 2o Volt belastet werden. -Es ist bekannt, daß die Sperrwirkung eines Selengleichrichters in hohem Maße von dem Material der aufgelegten Gegenelektrode abhängig ist und durch einen elektrischen Formiervorgang verbessert werden kann, und es ist auch bereits bekannt, zur Verbesserung der Sperreigenschaften Zusätze zu verwenden, die dem Selen oder der Gegenelektrode beigefügt werden oder die vor dem Aufbringen der Gegenelektrode auf die Selenschicht aufgedampft werden. Als solche Zusätze sind Thallium, Indium, Alkalimetalle und Erdalkalimetalle bekannt.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, daß die in kristallinem oder zum größten Teil in kristallinem Zustand befindliche Selenschicht vor dem Aufbringen der Gegenelektrode im Vakuum oder in einem Schutzgas der Einwirkung von Dampf des Thalliums, des Indiums, eines Alkali- oder Erdalkalimetalls ausgesetzt und die Selenschicht dabei gleichzeitig bis nahe an den Schmelzpunkt erwärmt wird.
Die z. B. bei dem Verfahren auf die Selenschicht aufgebrachte Thalliummenge liegt wahrscheinlich beträchtlich unter Io-5g Thallium je cm2, so daß es sich also nicht um eine Thalliumschicht handelt, sondern vielmehr von einem thermischen Gleichgewicht zwischen der Selenoberfläche und dem einwirkenden Thalliumdampf gesprochen werden kann. Es kommt bei dem Verfahren nicht nur darauf an, daß mit ihm eine bestimmte Konzentration des Thalliums in der Selenoberfläche erzielt wird, sondern auch darauf, daß ein bestimmter, gewissermaßen eingefrorener Gleichgewichtszustand zwischen Thallium und Selen erreicht ist, wenn die Selenschicht wieder auf Zimmertemperatur abgekühlt wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Sperreigenschaften des Selengleichrichters bedeutend verbessert und die für die elektrische Formierung der Sperrschicht bisher benötigte Zeit ganz wesentlich herabgesetzt.
Bei dem neuen Verfahren wird das Thallium also nicht oder nicht allein dem Gegenelektrodenmetall zugesetzt, sondern unmittelbar an bestimmten Stellen der Selenoberfläche, z. B. an den Kanten der Selenkristalle, zur Absorption gebracht. Durch das neue Verfahren läßt sich ferner eine genaue Dosierung der in die Selenschicht eingelagerten Thalliummenge auf verhältnismäßig einfache Weise erreichen.
Die Durchführung des Verfahrens erfolgt somit in der Weise, daß das Thallium und die dem Thalliumdampf auszusetzende graukristalline Selenoberfläche vor dem Aufbringen der Gegenelektrode in einem Vakuum während der Einwirkung des Thalliumdampfes auf die gewünschte Temperatur, z. B. auf 216° C, gebracht wird. Die zweckmäßigen Arbeitsbedingungen richten sich nach der Temperatur der Selenschicht, nach der Dauer der Einwirkung des Thalliumdampfes, dem Thalliumdampfdruck und der Entfernung des Thalliums von der Selenoberfläche. Gute Erfolge lassen sich auch erzielen, wenn die Bedampfung in einer neutralen Gasatmosphäre vorgenommen wird.
Bei der Verwendung von Indium oder einem Alkali- oder Erdalkalimetall oder einigen dieser Metalle zeigt das erfindungsgemäße Verfahren ähnliche Ergebnisse. Es ist ebenso wie für die Herstellung von Selengleichrichtern auch für die Herstellung von Selenphotoelementen geeignet, bei denen seine günstige Wirkung ebenfalls auf der beträchtlichen Vergrößerung des Sperrwiderstandes beruht.
Der technische Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht bei Selengleichrichtern darin, daß Sperrspannungen bis zu 8o Volt und darüber erreicht werden, daß die elektrische Formierung ganz entfallen bzw. sehr verkürzt werden kann, daß bei Betriebsspannungen bis etwa 30 Volt in der Sperrichtung praktisch kein Rückstrom fließt.
In der Zeichnung ist die Kennlinie eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Selengleichrichters dargestellt, aus der das hohe Sperrvermögen des Gleichrichters und der günstige Verlauf des Rückstromes zu erkennen ist. Der Selengleichrichter, dessen Kennlinie in der Zeichnung wiedergegeben ist, wurde im Vakuum bei einer Temperatur von 216° C 2o Minuten lang mit Thalliumdampf behandelt. Der Durchgangstrom ist auf der Ordinatenachse der Zeichnung in willkürlichen Einheiten aufgetragen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung unipolarer Leiter mit Selen oder Selenverbindungen als Halbleiter, dadurch gekennzeichnet, daß die in kristallinem oder zum größten Teil in kristallinem Zustand befindliche Selenschicht vor dem Aufbringen der Gegenelektrode im Vakuum oder in einem Schutzgas der Einwirkung von Dampf des Thalliums, des Indiums, eines Alkali- oder Erdalkalimetalls ausgesetzt und die Selenschicht dabei gleichzeitig bis nahe an den Schmelzpunkt erwärmt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 739 9o4, 667 750; österreichische Patentschrift Nr. 131780; belgische Patentschrift Nr. 445 828; USA.-Patentschrift Nr. 2 223 203; Niederländische Patentanmeldung 97133 (bekanntgemacht am 15.5. 194; »Chemisches Zentralblatt«, 1I, 1943, S. 554.