PROCEDE DE FABRICATION D'ELEMENTS DE GERMANIUM POUR DES DISPOSITIFS A
CONDUCTION ELECTRIQUE DISSYMETRIQUE.
L'invention concerne un procédé de fabrication d'éléments de germanium pour des dispositifs a conduction électrique dissymétrique, par exemple des redresseurs et des trasisteurs.
Dans de tels dispositifs, le germanium est généralement utilisé sous forme de blochets ou de grains. Pour la fabrication, on part de germanium pulvérulent obtenu par la réduction d'un oxyde de germanium pur du commerce dans une atmosphère d'hydrogène, à une température d'environ 600
à 700[deg.]C.
Il est connu de fondre la poudre de germanium dans une atmosphère gazeuse protectrice par exemple d'azote, d'hydrogène ou d'hélium ou bien dans le vide. Ensuite le lingot obtenu est découpé en tranches perpendicu-
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concentrations différentes, les impuretés existant dans le produit initial. Comme les impuretés exercent une grande influence sur les propriétés du germanium, les tranches peuvent être choisies, suivant leurs propriétés, pour les diverses applications envisagées. Ensuite �n obtient les éléments de germanium en sciant lesdites tranchez et blochets. Ce procédé fournit d'excellents résultats, mais il est trop' compliqué et trop coûteux.
D'autres propositions pour obtenir de petits blochets de germa-
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elles suppriment le sciage qui est non seulement coûteux mais provoque en outre des pertes de matière.
C'est ainsi que l'on a proposé d'utiliser des moules, par exemple,
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tité de germanium pulvérulent nécessaire, après quoi on chauffe dans une at-Biosphère gazeuse protectrice jusqu'au delà du point de fusion du germanium. Comme le germanium a une grande tension superficielle, les petites particules fondues s'assemblent en gouttelettes dont le refroidissement n'altère pratiquement pas la forme.
On a également préconisé un procédé continu pour réaliser de petits blochets de germanium en partant du bain -. le germanium est fondu dans un récipient dont le fond est percé d'une petite ouverture. Le germanium fondu est chassé à travers l'ouverture sous forme de gouttelettes
qui tombent dans un liquide réfrigérant dans lequel elle se figent. La fusion et le refroidissement s'effectuent dans une atmosphère gazeuse protectrice.
Les procédés dans lesquels le germanium est amené à l'état granulaire par séparation de petites quantités de matière fondue présentent
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pas de choisir la matière suivant les propriétés pour diverses applications. Au contraire, on obtient un produit de qualité uniforme, mais généralement moyenne. En particulier, la tension de disruption du germanium ainsi traité est généralement très basse alors que l'intensité du courant de fuite est très élevée. Seules les impuretés contenues dans la matière de départ et
le traitement thermique permettaient d'obtenir du germanium, du type N ou du type P.
Toutefois, on a constaté que la tension de disruption et l'intensité du courant de fuite des grains de germanium qui sont obtenus par séparation de petites quantités de matière fondue peuvent être notablement améliorées par un choix judicieux de la teneur en oxygène de l'atmosphère protectrice dans laquelle s'effectue le traitement.
Suivant l'invention, les grains de germanium pour la fabrication de dispositifs à conduction électrique dissymétriques, par exemple les redresseurs et les transisteurs, sont obtenus en fondant du germanium sous forme
de gouttelettes séparées dans une atmosphère de gaz protecteur et en les figeant ensuite dans une atmosphère contenant en vqlume 0,1 à 1,0 % d'oxygène.
Comme d'usage pour le traitement du germanium, le gaz protecteur est de l'hydrogène, de l'azote, des gaz rares ou des mélanges des gaz précités.
L'oxygène peut s'ajouter tel quel ou bien sous forme de composés qui se décomposent aux températures de fusion du germanium, par exemple de la vapeur d'eau ou de l'acide formique. C'est ainsi qu'une tension de vapeur d'eau de 1 à 30 mm suffit en général pour améliorer les propriétés du germanium.
L'effet du procédé conforme à l'invention provient probablement de ce que, par suite des dimensions très petites de chaque bain individuel, il se produit une interaction intense avec l'atmosphère ambiante, de sorte que des composants de cette atmosphère peuvent être absorbés.
On a constaté que l'invention permet d'obtenir une charge d'éléments de germanium de qualité uniforme, a même de supporter une contre-ten-
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Toutefois, il est également possible de déplacer les propriétés de toute une charge dans la direction du type P, même de façon à obtenir
du germanium du type P ou bien, dans la direction N, ce qui fournit des éléments appropriés à des applications de détection, de mélange ou de modulation, dans la gamme des hautes fréquences.
Pour la fabrication d'éléments conformes à l'invention, on part par exemple d'oxyde de germanium du commerce, dont un examen spectrochimique révéla la teneur en impuretés suivantes s
0,003% Fe, 0,010% Si, 0,001% Cr, 0,0005% Mg, 0,0008% Pb, 0,0004% Sn, 0,0011% <EMI ID=6.1>
une température de 600 à 700[deg.]C dans un courant d'hydrogène. On obtient ainsi de la poudre de germanium finement divisée, qui peut être traitée de la manière exposée dans les exemples ci-après.
EXEMPLE 1.
Un blochet de graphite comporte un grand nombre de cavités cylin-
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volume 93% d'azote et 7% d'hydrogène, auquel on a ajouté en volume 0,25% d'oxygène. Ce mélange gazeux est guidé à travers le dispositif de chauffage à raison de 400 cm3 par minute.
Les gouttelettes de germanium figées obtenues, après le refroidissement, sont ensuite chauffées pendant 20 heures à 550[deg.], dans un mélange contenant en volume 93% d'azote et 7% d'hydrogène, puis par meulage, on y ménage une petite surface plane. Les éléments obtenus, constitués par du germanium de type N, conviennent à la fabrication de transisteurs et de cellules photo-électriques. La tension de disruption est de 150 V et 1'
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EXEMPLE 2.-
Pour fondre le germanium, on utilise un moule de quartz de 0,5
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diamètre et de 2 mm de profondeur. Les cavités sont remplies chacune de 50 mg de germanium pulvérulent. Trois de ces moules sont placés dans un tube de quartz de 3 cm de diamètre intérieur et de 150 cm de longueur, disposé horizontalement. Dans ce tube, on fait passer du gaz à raison de 180 cm3 par minute. On glisse lentement autour du tube de quartz, en sens inverse de la circulation du gaz, un four électrique, dont la zone chaude a une longueur d'environ 20 cm et qui est chauffé à une température de 980 à 1000[deg.].
Si le gaz utilisé est de l'hydrogène sec, exempt d'oxygène, ou bien un mélange d'azote et d'hydrogène, on obtient des éléments dont la tension de disruption n'est que de 30 à 40 V alors que l'intensité du courant de fuite est de 100 à 500 uA sous une tension de 10 V. Par contre, lorsque, conformément à-l'invention, on utilise un mélange contenant en vo-
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on obtient des éléments qui; après un chauffage de 20 heures à une température de 490[deg.] dans un gaz protecteur sec, présentent une tension de dis-
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des redresseurs jusqu'à des fréquences de 10 Mc/S, pour des transisteurs
et des cellules photo-électriques.
Lorsque le germanium est traité dans des moules en carbone, dans un même mélange d'azote et d'hydrogène, mais avec une tension de vapeur d'eau de 18 mm, et qu'on ne le soumet pas à un traitement thermique, on obtient
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oui conviennent pour la fabrication de transisteurs.
EXEMPLE 3.-
Le germanium est traité de la manière spécifiée dans l'exemple
1 mais, comme gaz protecteur, on utilise de l'argon avec, en volume, 0,2% d'oxygène. Les éléments en germanium du type P ainsi obtenus ont une tension de disruption d'environ 45 V.