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Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer als Gleichrichter oder Halbleiterverstärker
zu verwendenden Halbleiteranordnung mit bei konstanter Temperatur nichtlinearer
Kennlinie, bei dem als Halbleitermaterial Erdalkalititanate bzw. -zirkonate mit
einer den Wert Ioo beträchtlich übersteigenden Dielektrizitätskonstante, vorzugsweise
Bariumtitanat bzw. Bariumzirkonat, verwendet werden und das dadurch gekennzeichnet
ist, daß das Halbleitermaterial auf eine als Elektrode dienende metallische Unterlage
oder Scheibe aufgedampft, je nach Wirkungsweise des Halbleiters als Defekt- oder
Überschußhalbleiter einer reduzierenden bzw. oxydierenden Atmosphäre ausgesetzt
und mit einem rasterartigen als Steuergitter dienenden aufgedampften Metallgitter
versehen wird, daß darauf eine weitere Halbleiterschicht durch Aufdampfen aufgebracht
und einer reduzierenden bzw. oxydierenden Behandlung unterworfen wird, daß die Reduktion
bzw. Oxydation des halbleitenden Materials jeweils von der nichtmetallischen Seite
her vorgenommen und derart gesteuert wird, daß die Leitfähigkeit der halbleitenden
Schichten, von der metallischen Unterlage ausgehend, kontinuierlich ansteigt und
daß dann in einem abschließenden Arbeitsgang als dritte Elektrode eine Metallschicht,
insbesondere durch Aufdampfen, aufgebracht wird.
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Die Reduktion bzw. Oxydation des halbleitenden Materials wird zweckmäßigerweise
dabei derart
vorgenommen, daß die Leitfähigkeiten der beiden halbleitenden
Schichten in dem dem Metallgitter unmittelbar benachbarten Bereich auf beiden Seiten
des Gitters annähernd gleich sind.
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Es ist bekannt, zur Herstellung von Halbleitern zur Verwendung als
Gleichrichter oder Halbleiterverstärker als Halbleitermaterial Erdalkalititanate
bzw. -zirkonate mit einer Dielektrizitätskonstante, die den Wert Ioo beträchtlich
übersteigt, vorzugsweise Bariumtitanat bzw. Bariumzirkonat, zu verwenden.
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Die verwendeten Erdalkalititanate haben gegenüber anderen Titanaten,
wie beispielsweise Chrom-oder Vanadiumtitanaten, die einen ausgesprochenen Heißleitereffekt
aufweisen, den Vorzug, daß die Dielektrizitätskonstante bereits im isolierenden
Zustand des Materials, also bei streng stöchiometrischer Zusammensetzung, auftritt.
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Durch die Verwendung eines solchen Halbleitermaterials ist die Möglichkeit
gegeben, die Richtwirkung der Halbleiteranordnung zu steigern, da die der Erfindung
zugrunde liegenden Untersuchungen gezeigt haben, daß ein direkter Zusammenhang zwischen
der Dielektrizitätskonstante und dem Gleichrichtereffekt besteht.
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Durch die Verwendung von Erdalkalititanaten bzw. Erdalkalizirkonaten,
insbesondere den entsprechenden Bariumverbindungen, die eine Dielektrizitätskonstante
von über Ioo bis etwa Ioo ooo haben, läßt sich gegenüber Materialien mit einer Dielektrizitätskonstante
von Io bei sonst gleichen Eigenschaften eine um Io- bis Io ooofach vergrößerte Richtwirkung
erzielen.
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Dieser Vorteil wird beispielsweise bei einer bekannten Anordnung,
bei der eine rasterartige Metallschicht als Steuerelektrode in eine Halbleiterschicht
eingebettet ist, nicht erreicht, da die mit der dielektrischen Konstante in dielektrischem
Zusammenhang stehende Richtwirkung infolge der wesentlich ungünstigeren dielektrischen
Eigenschaften der dort verwendeten Materialien wesentlich geringer ist.
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Gegenüber der bekannten Anordnung zeichnet sich die nach dem Verfahren
gemäß der Erfindung hergestellte Anordnung durch eine erheblich verbesserte, d.
h. um eine Io- bis Io ooofach vergrößerte Richtwirkung aus, die durch die sinnvolle
Steuerung der Reduktions- bzw. Oxydationsbehandlung noch erheblich unterstützt wird.
Durch diese Steuerung der Reduktion bzw. Oxydation, die jeweils von der nichtmetallischen
Seite her vorgenommen wird, wird erreicht, daß die Halbleiterschicht inhomogen leitend
wird, insbesondere daß die Leitfähigkeit der Halbleiterschicht, von der metallischen
Unterlage ausgehend, zur abschließend aufgebrachten Elektrode hin kontinuierlich
ansteigt, wobei die Leitfähigkeit der Halbleiterschicht in dem der Steuerelektrode
unmittelbar benachbarten Bereich auf beiden Seiten des Steuergitters auf einen annähernd
gleichen Wert eingestellt wird.
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Ein entsprechender Leitfähigkeitsanstieg wird bei der bekannten Anordnung,
bei der die halbleitenden Schichten von beiden Seiten auf die als Steuerelektrode
dienende rasterartige Schicht aufgebracht werden, nicht erreicht. Vielmehr weisen
die Halbleiterschichten zu beiden Seiten der Steuerelektrode gleiche Leitfähigkeit
auf.
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Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Fig. I
in stark vergrößertem Maßstab ein Ausführungsbeispiel zur Darstellung gebracht.
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Auf eine Metallplatte I oder auf eine mit einer Metallschicht versehene
Unterlage I wird als halbleitendes Material hoher Dielektrizitätskonstante beispielsweise
Bariumtitanat aufgedampft. Diese aufgedampfte halbleitende Schicht 2 wird von der
nichtmetallischen Seite her einer reduzierenden Behandlung ausgesetzt, um eine für
die Gleichrichter-und Verstärkerwirkung erforderliche Schicht mit einer im Inneren
abfallenden Leitfähigkeit zu erhalten. Wäre als halbleitendes Material ein Material
verwendet worden, welches nicht wie Bariumtitanat als Defekthalbleiter, sondern
als Überschußhalbleiter arbeitet, so würde die aufgedampfte Schicht an Stelle einer
reduzierenden einer oxydierenden Atmosphäre ausgesetzt werden, so daß auch dieses
Material für eine Gleichrichter- und Verstärkerwirkung inhomogen leitend wird.
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Auf die halbleitende Schicht 2 wird anschließend ein metallisches
Gitter 3 rasterartig aufgedampft und darauf dann wiederum Bariumtitanat durch Aufdampfung
mit anschließender Reduktion aufgebracht. Diese halbleitende Schicht 4 wird derart
einer reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt, daß die Leitfähigkeiten der beiden Bariumtitanatschichten
2 und 4 an der Stelle des rasterartigen Gitters 3 vorzugsweise gleich oder annähernd
gleich sind. Auf die halbleitende Schicht 4 wird dann abschließend eine Metallschicht
5 aufgedampft oder aufgelegt. Damit ist eine Halbleiteranordnung geschaffen, bei
der die metallische Unterlage I und die metallische Schicht 5 zwei Elektroden bilden,
während das rasterartige metallische Gitter als Steuergitter dient. Die Leitfähigkeitskurve
dieser Anordnung verläuft dann von der metallischen Unterlage I (eine Elektrode)
bis zu der auf die letzte Bariumtitanatschicht aufgedampften abschließenden Metallschicht
5 (andere Elektrode) durch das rasterartige Metallgitter 3 (Steuergitter) kontinuierlich.
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In der Fig. 2 ist schematisch dieser Kurvenverlauf wiedergegeben.
Es sind hier in senkrechtem Verlauf die beiden Bariumtitanatschichten 2 und 4 mit
dem Steuergitter 3 in stark vergrößertem Maßstab gezeigt. Die Leitfähigkeitskurve
der Bariumtitanatschicht 2 verläuft von der Metallschicht i zum Steuergitter 3 vom
Punkt A kleinerer Leitfähigkeit zum Punkt B größerer Leitfähigkeit. Die Leitfähigkeitskurve
der Bariumtitanatschicht 4 verläuft vom Punkt C kleinerer Leitfähigkeit am Steuergitter
3 zum Punkt D größerer Leitfähigkeit an der metallischen, Schicht 5. Wie schon gesagt,
wird die reduzierende Behandlung vorzugsweise so durchgeführt, daß die Punkte B
und C zusammenfallen. Es ist auch ausreichend, wenn sie annähernd gleiche Lage besitzen,
wobei aber dann der Punkt B eiri Punkt kleinerer Leitfähigkeit als der Punkt
C
sein muß, damit nicht an dieser Stelle eine der Gleichrichter-
oder Verstärkerwirkung entgegengerichtete Wirkung auftritt.