Halbleiterelement und Verfahren zu dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterelement in Form einer flächigen Schicht. Im weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung und eine Verwendung des Halbleiterelementes.
Zwei übliche Halbleiter sind sehr reines Silizium und Germanium mit schwachen Spuren (Teile pro Mil- lion oder Billion) von ausgesuchten Verunreinigungen und/oder Kristallfehlern, die dazu vorhanden sind, die Halbleitereigenschaften zu verändern.
Diese Verunreinigungen bewirken entweder lose gebundene Elektronen oder Löcher. Einige der wichtigeren Halbleitermaterialien weisen Germanium, Selen, Kupferoxyd, (Cu2O) Bleisulfid, Siliziumkarbid, Bleitellurid und andere Verbindungen auf. Typische"Ralblei- teranwendungen liegen auf den Gebieten der Gleichrichter, Modulatoren, Detektoren, Thermistoren, Photozellen, Transistoren und elektrischen Schaltungen.
Wie bereits oben erwähnt, ist es ersichtlich, dass Halbleiter aus einzelnen Elementen oder aus verschiedenen, halbleitende Eigenschaften aufweisenden Verbindungen bestehen können.
Die Herstellung bekannter Halbleiter bedingt natürlich genau gesteuerte Arbeitsschritte, wie beispielsweise spezielle Schmelzverfahren beim Kristallwachstum, epitaxiale Beschichtung, komplizierte Rotierverfahren usw. Solch genau gesteuerte Verfahren erhöhen natürlich die Kosten des Endproduktes. Es besteht demnach eine ständig vorhandene Nachfrage für neue Halbleiter, welche einen grösseren Bereich wünschenswerter elektrischer Eigenschaften aufweisen und trotzdem auf einfache und wirtschaftliche Weise hergestellt werden können.
Das erfindungsgemässe Halbleiterelement ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht einen aus zwei Komponenten bestehenden glasartigen Halbleiter umfasst, dessen eine Komponente ein Metall und dessen andere Komponente ein bei Raumtemperatur im festen Zustand befindliches Nicht-Metall ist, wobei der Halbleiter einen grösseren als stöchiometrischen Prozentsatz Nicht-Metall enthält, und dass das Metall zur Gruppe, bestehend aus Kadmium, Zink, Gallium, Blei, Thallium, Neodym, Quecksilber, Kupfer, Silber, Mangan, Aluminium, Indium und Wismut und das Nicht Metall zur Gruppe, bestehend aus Seien, Bor, Arsen, Kohlenstoff, Phosphor und Schwefel gehört.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung dieses Halbleiterelementes zeichnet sich dadurch aus, dass getrennte Vorräte des Metalles und des Nicht Metalles unter Vakuum-Bedingungen gleichzeitig erhitzt werden, um Dämpfe beider Komponenten zu bilden und dass diese Dämpfe des Metalles und des Nicht-Metalles gleichzeitig auf einem kühleren Schichtträger niedergeschlagen werden, welcher auf einer Temperatur unterhalb des Kondensationspunktes sowohl des Metalles als auch des Nicht-Metalles gehalten wird, wodurch der glasartige Halbleiter in Form eines Filmes auf dem Schichtträger gebildet wird.
Diese Halbleiter-Filme können in jeder geeigneten Dicke gebildet werden. Obwohl Dicken von mehreren hundert Angström erreicht werden können, sind Filme mit einer Dicke von etwa 1000 Angström bis 200 Mikron und höher zur Verwendung als Halbleiter geeigneter.
Die Feststellung, dass der Halbleiter einen grösseren als stöchiometrischen Prozentsatz Nicht-Metall enthält, bedeutet, dass der Prozentsatz des Nicht-Metalles grösser ist als dies in einer echten oder hypothetischen Verbindung des Metalles und des Nicht-Metalles in Atom-Proportionen gemäss den üblichen Valenzen von Metall und Nicht-Metall der Fall wäre.
Diese Materialien können am besten als glasartige Halbleiter bezeichnet werden. Sie verfügen über elektrische Eigenschaften, welche von denjenigen der einzelnen Komponenten, oder von stöchiometrischen Verbindungen der Komponenten verschieden sind.
Röntgenbeugungsbilder dieser Materialien sind vom ogenannten glasartigen oder nichtkristallinen Typ.
Diese glasartigen Halbleiter können als thermodynamisch metastabil bezeichnet werden, obwohl sie einen hohen Grad an phänomenologischer Stabilität aufwei sen und ihre Struktur bei relativ hohen Temperaturen beibehalten. In einigen Fällen ist die Entglasungstemperatur dieser glasartigen Halbleiter höher als diejenige der Komponenten allein.
Die erfindungsgemässe Verwendung des Halbleiterelementes in einer elektrophotographischen Einrichtung als elektrophotographische Platte, deren photoleitender Belag aus dem glasartigen Halbleiter besteht, dessen Nicht-Metall Selen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass an den photoleitenden Belag eine elektrostatische Ladung angelegt wird, dass der aufgeladene Belag einem aktivierenden elektromagnetischen Strahlungsmuster ausgesetzt wird, um dadurch ein latentes, elektrostatisches Bild des Strahlungsmusters auf der genannten Schicht zu erzeugen.
Einzelheiten eines beispielsweisen Verfahrens werden im Laufe der im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näheren Erläuterungen von Ausführungsbeispielen ersichtlich werden.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Gerät zur Herstellung eines dünnen Filmes aus glasartigem Halbleitermaterial.
Gemäss der Zeichnung steht ein glockenartiges Gehäuse 10 auf einer Trägerplatte 11, die über Vakuumleitungen 12 und Steuerventile 13 verfügt. Widerstandsheizungen 14 und 15 werden dazu benützt, Verdampfungstiegel 16, 17 zu erhitzen, welche Verdampfungsproben 18, 19 enthalten. Ein mit einer wassergekühlten Unterlage 21 versehener Ständer 20 weist Wasserkühlmittel 22 auf. Die Trägerschicht 23, welche belegt werden soll, befindet sich auf der wassergekühlten Unterlage 21. Eine Aluminiummaske 24 ist an die Unterlage 21 angelenkt und dazu ausgebildet, die Trägerschicht 23 wirksam abzudecken bis die Verdampfungsproben 18, 19 auf die notwendige Temperatur erhitzt sind.
Das Metall und Nicht-Metall befinden sich jedes in einem separaten inerten Tiegel, beispielsweise aus Quarz oder Pyrex . Zur Steuerung der Verdampfung der Komponenten ist es erwünscht, die Temperatur dieser Komponenten zwischen ihrem Schmelzpunkt und dem Siedepunkt zu halten. Zur Bildung eines amorphen Kadmium-Selen Filmes, der etwa 20 O/o Kad, mium und 80 O/o Selen enthält, wird eine Selentemperatur von etwa 2170 C und eine Kadmiumtemperatur von etwa 3220 C verwendet. Um den Selengehalt im Film zu erhöhen, müsste die Selentemperatur erhöht und/oder die Kadmiumtemperatur verringert werden.
Um den Kadmiumgehalt im Film zu erhöhen, würden die obigen Temperaturänderungen im umgekehrten Sinne notwendig sein. Wo eine sehr langsame Verdampfung erwünscht ist, kann die Verdampfungstemperatur einer oder beider Komponenten auf einer, tiefer als der Schmelzpunkt liegenden Temperatur gehalten werden.
Die Vakuumkammer wird auf einem Vakuum von etwa 2X10-5 bis 2X10-8 Torr gehalten, ohl Vacua oberhalb und unterhalb dieses Bereiches ebenfalls zufriedenstellend verwendet werden können. Unter den oben genannten Bedingungen wird eine Filmdicke von etwa 5-30 Mikron erreicht, wenn die Verdampfung für eine Zeitspanne von etwa 1-3 Stunden bei einem Vakuum von etwa 2X10-5 Torr durchgeführt wird. Es ist ersichtlich, dass die Menge einer bestimmten Komponente im glasartigen Film primär von der bei einem gegebenen Druck temperaturabhängigen Verdampfungsmenge des Metalles oder Nicht-Metalles abhängig ist. Es muss bemerkt werden, dass der glasartige Film auch unter Nicht-Vakuum-Bedingungen gebildet werden kann, beispielsweise durch Dampftransport oder durch Zerstäuben.
Die glasartigen Halbleiterfilme können auf jeder geeigneten Trägerschicht gebildet werden, unabhängig davon, ob diese leitend oder nichtleitend ist. Typische leitende Trägerschichten sind Messing, Aluminium, rostfreier Stahl, leitend belegtes Glas, Kunststoff usw.
Typische nichtleitende Trägrschichten sind Quarz, Pyrex , Glimmer, Polyäthylen usw.
Halbleiterverbindungen sind grundsätzlich aus Kombinationen eines Metalles mit einem Nicht-Metall zusammengesetzt. Beim Festlegen der Trennungslinie zwischen Metallen und Nicht-Metallen dient die diagonal durch das periodische System gezogene Linie, bekannt als Zintl Grenze, dazu, die Metalle von den Nicht-Metallen zu unterscheiden.
Ausführungsgemäss wird mindestens ein Element von jeder Seite dieser Linie genommen, wobei die verdampften Materialien sich dadurch auszeichnen, dass ihre Mengen nicht-stöchiometrisch sind. Obwohl kristallin verbundene Halbleiter kleine Abweichungen von der Stöchiometrie aufweisen können, werden die glasartigen Materialien hier praktisch unter Vernachlässigung der Stöchiometrie hergestellt. Bei den vorliegenden glasartigen Materialien sind grosse Abweichungen von der Stöchiometrie der Normalzustand.
Die Strukturen dieser Materialien befinden sich im glasartigen Zustand. Röntgenbeugungsbilder sind vom sogenannten glasartigen oder nicht-kristallinen Typ.
Diese Verbindungen können nicht normal wie Glas hergestellt werden (vom Schmelzfluss abgekühlt). Beispielsweise konnten bei den in der Veröffentlichung The Structure of Glass Band 2, Seite 410, Consul tant's Bureau, New York (1960), beschriebenen Versuchen kein Glas erzeugt werden, wenn entweder Kupfer, Silber, Gold, Zink, Kadmium, Quecksilber, Gallium, Indium, Thallium, Germanium, Zinn oder Blei zusammen mit Seien, Schwefel oder Arsen auf 9000 C erhitzt und nachher niedergeschlagen wurde.
Bezüglich der elektrischen Eigenschaften können die vorliegenden Materialschichten am Besten als Halbleiter bezeichnet werden, was bedeutet, dass sie ein durch eine verbotene Energiezone getrenntes Valenzband und ein Leitungsband aufweisen. Sie verfügen über elektronische Eigenschaften, die von denjenigen der Komponenten, allein oder in einem stöchiometrischen Zustand verbunden, verschieden sind. Obwohl sie eigentlich als thermodynamisch metastabil bezeichnet werden können, besitzen sie einen hohen Grad an phänomenologischer Stabilität und behalten ihre Struktur bis ziemlich über die Zimmertemperatur hinaus. Ihre Entglasungstemperatur war in einigen Fällen höher als diejenige der einzelnen Komponenten.
Diese glasartigen Materialschichten können nur durch Niederschlagen aus dem Dampfzustand hergestellt werden und nicht durch irgendeines der Schmelzverfahren. In Wirklichkeit sind viele der Materialien im flüssigen Zustand unmischbar und zwar bis weit über den Siedepunkt einer der Komponenten hinaus.
Bei einer typischen Ausführungsform dieser Erfindung bilden das Nichtmetall Selen und eine Gruppe von Metallen, bestehend aus Kadmium, Zink, Gallium, Blei, Thallium, Indium und Wismut eine Gruppe glasartiger Halbleiter, deren Anwendungsgebiet insbesondere auf dem Gebiet der Xerographie liegt. Diese Verbindungen weisen eine photoleitende, spektrale Empfindlichkeit auf, die in Wellenlängen vom sichtbaren Bereich bis und im Infrarotbereich liegt. Die genannten Metalle in Verbindung mit Selen bilden glasartige Halbleiter, welche eine elektrostatische Ladung aufnehmen können und beim Aussetzen an Licht ein elektrotatisch latentes Bild bilden, das auf bekannte xerographische Art entwickelt werden kann, beispielsweise nach USA Patent 2 297 691 und anderen ähnlichen Patenten auf diesem Gebiet.
Das durch gemeinsame Verdampfung von Wismut und Selen erhaltene Material ist auf infrarote Strahlung empfindlich und kann somit in einer xerographischen Einrichtung verwendet werden, welche Strahlung ausserhalb des sichtbaren Spektrums benützt. Zusätzlich kann Wismut mit Selen bei anderen als xerographischen Einrichtungen verwendet werden, beispielsweise in einem Infrarot-Photodetektor, in Vidikons, Lichtverstärkerplatten, elektroluminiszierendem Material und anderen elektro-optischen Vorrichtungen.
Bei Verwendung auf xerographischem Gebiet werden die genannten Materialien auf eine geeignete leitende Trägerschicht aufgedampft, beispielsweise auf Messing, Aluminium, rostfreien Stahl, leitend beschichtetes Glas oder Kunststoff usw. Der so gebildeten xerographischen Platte wird dann eine einheitliche elektrostatische Ladung zugeführt und zwar mittels einer Sprühentladungsvorrichtung, um die gesamte Oberfläche empfindlich zu machen. Die Platte wird dann einem Bild aus aktivierender elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt, beispielsweise Licht, welche dann selektiv die Ladung in den beleuchteten Gebieten der photo elektrischen Schicht verbraucht und somit in den nicht beleuchteten Gebieten ein latentes elektrostatisches Bild hinterlässt.
Dieses Bild kann entwickelt und auf ein anderes Material übertragen werden, wobei die Entwicklung durch Aufbringung fein zerteilter elektroskopischer Markierpartikel auf die photoelektrische Schicht erfolgt, um das Bild sichtbar zu machen Es kann jedoch irgend eine geeignete Methode verwendet werden, um ein elektrostatisches Bild zu bewirken.
Typische Alternativverfahren sind solche, welche eine Spitzenmatrize als Druckknopf verwenden oder Spitzenrohre usw.
Bei einer anderen Ausführungsform ist es möglich, den Grad der vorhandenen Ordnung zu steuern. Unter gewissen Bedingungen kann eine zweite kristalline Phase erreicht werden, welche in der glasartigen, nichtkristallinen Trägermasse verteilt ist. Dies kann erreicht werden durch (1) Steuerung des relativen Anteils der zwei verdampfenden Arten, (2) Steuerung der Trägerschichttemperatur oder (3) durch anschliessende Wärmebehandlung. Solche Zweiphasen-Verteilungen sind auch insofern einmalig, als die Mischung in atomaren Zustand erfolgt, weil aus dem Dampfzustand heraus abgelagert wird. Ausgeschiedene zweite Phasen in Oxydgläsern sind bekannt, beispielsweise Pyroceram und photochromisches Glas. Dies sind aber gewöhnliche Oxydgläser und können aus dem Schmelzfluss zubereitet werden.
Die zweite kristalline Phase in der glasartigen, nicht-kristallinen Trägermasse, wie oben unter (1) erläutert, lediglich durch Erhöhen der Temperatur einer der verdampfenden Komponenten auf einen, bezüglich der anderen Komponente, höheren Wert erhalten werden, beispielsweise beim Bilden eines Kadmium-Selen Filmes durch Halten des Selens auf einer Abdampftemperatur - von 2170 C und Erhöhen der Abdampftemperatur des Kadmiums auf 3750 C ausgehend von der normalen Abdampftemperatur bei etwa 3220 C.
Durch diese Erhöhung der Abdampftemperatur resultieren anteilmässig etwa 30 /o der kristallinen Phase, welche in einer glas artigen Trägermasse aus Kadmium und Selen verteilt ist.
Die Verwendung, bei welchen solche glasartige Halbleiter in Frage kommen, sind so verschieden wie die Verwendung von Halbleitern im allgemeinen. Diese Verwendungen schliessen photoelektrische Elemente, Leuchtstoffmaterialien, elektroluminiszierende Materialien, Schaltvorrichtungen, Supraleiter, thermoelektrische Materialien, ferroelektrische Materialien, magnetische Materialien, photoempfindliche Materialien und viele andere mit ein.
Bei den folgenden Ausführungsbeispielen des Verfahrens nach der Erfindung sind die Teile und Prozentsätze auf das Gesamtgewicht bezogen, sofern nichts anderes erwähnt ist.
Beispiel I
Ein 7 Mikron dicker, auf einer NESA Platte etwa 200/0 Kadmium und 800/0 Selen enthaltender Film wird durch Einbringen von je 10 g Proben aus Kadmium und Selenkügelchen in getrennten Quarztiegeln hergestellt. Die Quarztiegel werden in eine Vakuumkammer gebracht, welche auf ein Vakuum von etwa 2 X 10-5 Torr gesetzt wird. Eine Trägerschicht aus NESA Glas wird auf einer wassergekühlten, etwa 30 cm oberhalb des Quarztiegels plazierten Unterlage die auf etwa 540 C gehalten wird, angebracht. Das NESA Glas wird mit einer dünnen Aluminiumplatte abgedeckt, die von der NESA Fläche entfernt wird, sobald Kadmium- und Selentiegel ihre Abdampftemperaturen erreichen.
Das Kadmium und das Selen schlagen sich dann auf der NESA Trägerschicht nieder, und zwar bei Halten der Kadmiumtiegeltemperatur auf etwa 3220 C und der Selentiegeltemperatur auf etwa 2170 C mittels Widerstandsheizungselementen. Diese Zustände werden für etwa 2 t/2 Stunden aufrecht erhalten, nach welcher Zeit das Aufdampfen abgeschlossen ist. Die Vakuumkammer wird auf Zimmertemperatur abgekühlt, dann wird das Vakuum aufgehoben und die filmbeschichtete NESA -Platte aus der Vakuumkammer entfernt. Bei Untersuchungen mittels Röntgenstrahlenbeugung wird kein Kristallisationsgrad auf dem Film angezeigt. Wenn auf photodurchlässige spektrale Ansprechbarkeit getestet wird, kann man feststellen, dass die Photodurchlässigkeitsflanke etwa 900 Angström in Richtung gegen die längeren Wellenlängen ausgedehnt werden.
Es dürfte ebenfalls von Interesse sein, dass die Entglasungstemperatur, gemessen durch differentielle thermische Analyse, etwa 20 /o höher liegt als diejenige des reinen Selens.
Beispiel II
Die glasartige, Kadmium-Selen beschichtete, nach Beispiel 1 gebildete Platte, wird dann auf folgende xerographische Art benützt: Die Platte wird mittels Sprühentladung aufgeladen und zwar auf ein positives Potential von etwa 300V, und dann bei einem Abstand von etwa 40 cm für etwa 2 Sekunden einer 100 W Wolframlichtquelle ausgesetzt, um ein latentes elektrostatisches Bild auf der Fläche der Platte zu bilden. Das latente Bild wird dann durch Versprühen eines elektroskopischen Markiermaterials über die das Bild enthaltende Fläche entwickelt. Das Bild wird dann auf ein Blatt Papier übertragen und hitzebehandelt um es haltbar zu machen. Auf diese Art werden gute Kopien des Originals erhalten.
Beispiel III
Ein Film aus glasartigem Kadmium und Selen mit etwa 40 O/o einer kristallinen Phase, die im ganzen Film verteilt ist, wird auf eine NESA -Trägerschicht aufgebracht, und zwar nach dem in Beispiel I vorausgesetzten Verfahren, wobei die Temperatur des Kadmiumtiegels auf etwa 3750 C erhöht wird.
Beispiel 1V
Ein Film aus glasartigem Kadmium und Selen, mit etwa 30 O/o einer kristallinen Phase, die im ganzen Film verteilt ist, wird auf einer NESA -Trägerschicht nach Beispiel I hergestellt, wobei die Temperatur der Trägerschicht auf etwa 1400 C erhöht wird.
Beispiel V
Ein Film, der eine Trägermasse aus glasartigem Kadmium und Selen aufweist, mit etwa 30 O/o einer kristallinen Phase über die ganze Trägermasse verteilt, wird auf eine NESA -Trägerschicht nach Beispiel I aufgebracht, wobei anschliessend an diese Behandlung der Film und die Trägerschicht auf eine Temperatur von etwa 1200 C für eine Zeitdauer von-etwa 5 Minuten erhitzt werden.
Beispiel Vl
Ein 19 Mikron dicker Film der etwa 5 o/o Blei und 95 /o Selen enthält wird auf einer NESA -Trägerschicht nach dem Verfahren in Beispiel I hergestellt Während der Verdampfung wird der Bleitiegel auf einer Temperatur von etwa 8030 C und der Selenffegel auf einer Temperatur von etwa 217 -C gehalten. Die Verdampfung ist nach etwa 2 Stunden abgeschlossen.
Der Röntgenstrahlenbeugungstest enthüllt eine glasartige Struktur ohne Anzeichen eines Kristallisationsgrades. Die Absorptionskante dieses Materials tritt bei etwa 1,1 Mikron auf. Eine Spitze der Photoempfindlichkeit wird bei etwa 7000 Angström erreicht, abgesehen davon, dass bei 8000 Angström die-Photoempfindlichkeit immer noch etwa t/s des Spitzenwertes beträgt.
Eine regelmässige Photoleitfähigkeit kann bis zur Absorptionskante hin (etwa 1,2 Mikron) festgestellt werden. Die Absorptionskante und die Photoleitkante befinden sich weit entfernt von den entsprechenden Kanten von PbSe oder Seien. Auch weist das glasartige Blei-Selen-Material eine Leitfähigkeit auf, die zwischen derjenigen von Selen und PbSe liegt. Demnach sind die elektronischen Eigenschaften des glasartigen Materials von den Eigenschaften der Komponenten oder kristalliner Kombination der Komponenten stark verschieden.
Beispiel VII
Die Platte nach Beispiel VI wird dann aufgeladen, belichtet und auf xerographische Art nach Beispiel VI entwickelt, um eine lesbare Kopie des Originalbildes zu erzeugen.
Beispiel Vlll
Ein 24 Mikron Film, der etwa 8 O/o Zink und 92 O/o Selen auf einer Aluminium-Trägerschicht enthält, wird nach -dem -Verfahren -in -Beispiel 1 hergestellt. Während der Verdampfung ier ;KDmpenenten wird der Zinktiegel auf einer Temperatur von etwa 411"C und der Selentiegel auf einer Temperatur von etwa 2170 C gehalten.
Dieser Film zeigt, wenn er mittels Röntgenstrahlenbeugung getestet wird, eine nichtkristalline Struktur und we er auf photoleitende Spektral Ansprechbarkeit getestet wird, weist er eine Photoleitfähigkeitskante auf, die im Vergleich zu glasartigem Selen etwa 700 Angström weiter gegen die längeren Wellenlängen hinreicht. Die fundamentale Absorp tionskante von kristallinem ZnSe tritt bei 4700 Angström auf und trägt somit zur erweiterten Spektral Ansprechbarkeit nichts bei.
Beispiel IX
Die Platte nach Beispiel VIII wird dann geladen, belichtet und auf xerographische Art nach Beispiel II entwickelt, um eine lesbare Kopie eines Originalbildes zu erzeugen.
Beispiel X
Ein Film, der etwa 25 o/o Kadmium und 75 O/o Selen enthält, wird nach dem Verfahren in Beispiel I hergestellt. Während der Verdampfung wird der Kadmiumtiegel auf einer Temperatur von 3560 C und der Selen tiegel auf einer Temperatur von 2170 C gehalten. Der Röntgenstrahlenbeugungstest ergibt eine glasartige Struktur.
Beispiel XI
Ein Film, der etwa 10 O/o Zn und 90 /o Selen enthält, wird nach dem Verfahren in Beispiel I hergestellt.
Der Zinktiegel wird auf einer Temperatur von etwa 3850 C und der Selentiegel auf einer Temperatur von etwa 217 C gehalten. Beim Röntgenstrahlenbeugungstest wird keine kristalline Struktur angezeigt.
Beispiel XII
Ein Film der etwa 20 O/o Wismut und 80 ovo Selen enthält, wird nach dem Verfahren in Beispiel I hergestellt. Der Wismuttiegel wird auf einer Temperatur von etwa 7510 C und der Selentiegel auf einer Temperatur von etwa 217 C gehalten. Der resultierende glasartige Film wird dann als xerographischer Infrarot-Photoempfänger verwendet, indem die Platte aufgeladen, belichtet und nach Beispiel II entwickelt wird. Gute Bilder werden unter Verwendung von Filtern erhalten, die alles sichtbare Licht ausfiltern und nur Wellenlängen grösser als 8200 Angström durchlassen.
Es wurden noch eine Anzahl anderer solcher Selen-Wismut-Filme zubereitet. Die Filme sind etwa 10-30 dick und umfassen einen Zusammensetzungsbereich bis zu 30 o/o Wismut. Ihr glasartiger Aufbau wurde durch Röntgenstrahlen- und Elektronenbeugung festgestellt. Die meisten elektro-optischen Messungen wurden an Schichten durchgeführt und zwar unter Verwendung von goldenen und transparenten NESA Elektroden. Die Dunkelleitfähigkeit (3000 K) lag für die untersuchten Zusammensetzungen zwischen 10-s ohm-1cm-' und 10-14 ohm-tcm-t. Eine Abweichung von nur etwa 5 O/o in der Bi-Konzentration verschob die maximale Spektralempfindlichkeit von 0,9ev nach 1,8 et.
Beispiel XIII
Ein Film, -der etwa 20 O/o Wismut und 80 O/o Phosphor enthält, -wird -nach dem Verfahren in Beispiel 1 hergestellt. Der Wismuttiegel wird auf einer Temperatur von etwa 7510 C und der Phosphortiegel auf einer Temperatur von etwa 1870 C gehalten. Der Film weist bei einem Röntgenstrahlenbeugungstest eine glasartige Struktur auf.
Beispiel XIV
Ein Film, der etwa 15 o/o Zink und 85 O/o Bor enthält, wird nach dem Verfahren in Beispiel III hergestellt. Der Zinktiegel wird auf einer Temperatur von etwa 3850 C und der Bortiegel auf einer Temperatur von etwa 21000 C gehalten, letzterer durch Verdampfen des Bors mittels einer Elektronenkanone. Bei Röntgenstrahlenbeugungstesten wird keine kristalline Struktur angezeigt.
Beispiel XV
Ein Film, der etwa 25 0/0 Kadmium und 75 0/0 Schwefel enthält wird nach dem Verfahren in Beispiel I hergestellt. Der Kadmiumtiegel wird auf einer Temperatur von etwa 3560 C und der Schwefeltiegel auf einer Temperatur von etwa 1000 C gehalten. Beim Röntgenstrahlenbeugungstest zeigt sich eine glasartige Struktur.
Beispiel XVI
Ein Film, der etwa 10 o/o Zink und 90 0/0 Schwefel enthält, wird nach dem Verfahren in Beispiel I hergestellt. Der Zinktiegel wird auf einer Temperatur von etwa 3850 C und der Schwefeltiegel auf einer Temperatur von etwa 100 C gehalten. Beim Röntgenstrahlenbeugungstest zeigt sich keine kristalline Struktur.
Hinsichtlich der Anteile des Metalles, bzw. des Nicht-Metalles, kann abschliessend generell gesagt wer den, dass der Halbleiter des vorliegend beschriebenen Halbleiterelementes zweckmässigst mindestens
0,5 Atom- /o Metall und einen grösseren als stöchiome trischen Prozentsatz Nicht-Metall enthält.
PATENTANSPRUCH 1
Halbleiterelement in Form einer flächigen Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht einen aus zwei Komponenten bestehenden glasartigen Halbleiter umfasst, dessen ein Komponente ein Metall und dessen andere Komponente ein bei Raumtemperatur im festen
Zustand befindliches Nicht-Metall ist, wobei der Halb leiter einen grösseren als stöchiometrischen Prozentsatz
Nicht-Metall enthält, und dass das Metall zur Gruppe, bestehend aus Kadmium, Zink, Gallium, Blei, Thal lium, Neodym, Quecksilber, Kupfer, Silber, Mangan,
Aluminium, Indium und Wismut und das Nicht-Metall zur Gruppe, bestehend aus Selen, Bor, Arsen, Kohlen stoff, Phosphor und Schwefel gehört.
UNTERANSPRÜCHE
1. Halbleiterelement nach Patentanspuch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Wismut und das Nicht-Metall Selen ist, wobei der Wismut-Anteil bis zu 30 Atom- /o beträgt.
2. Halbleiterelement nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Phase kristallinen Materials im als Trägermasse dienenden glasartigen Halbleiter vorhanden ist.
PATENTANSPRUCH II
Verfahren zur Herstellung des Halbleiterelementes nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass getrennte Vorräte des Metalles und des Nicht-Metalles unter Vakuum-Bedingungen gleichzeitig erhitzt werden, um Dämpfe beider Komponenten zu bilden und dass diese Dämpfe des Metalles und des Nicht-Metalles gleichzeitig auf einem kühleren Schichtträger niedergeschlagen werden, welcher auf einer Temperatur unterhalb des Kondensationspunktes sowohl des Metalles als auch des Nicht-Metalles gehalten wird, wodurch der glasartige Halbleiter in Form eines Filmes auf dem Schichtträger gebildet wird.
UNTERANSPRÜCHE
3. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtträger-Temperatur derart gewählt wird, dass sich eine auf der glas artigen Phase verteilte, zweite Phase kristallinen Materials bildet.
4. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der auf dem Schichtträger gebildete Halbleiterfilm während einer bestimmten Zeit auf eine höher als seine Entglasungstemperatur liegende Temperatur erhitzt wird, die genügt, um eine zweite Phase kristallinen Materials in einer Trägermasse aus der ersten glasartigen Phase zu bilden.
5. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkonzentration in der Dampfphase so gross gewählt wird, dass eine zweite Phase kristallinen Materials in der Trägermasse aus der glasartigen ersten Phase gebildet wird.
PATENTANSPRUCH III
Verwendung des Halbleiterelementes nach Patentanspruch I in einer elektrophotographischen Einrichtung als elektrophotographische Platte, deren photoleir tender Belag aus dem glasartigen Halbleiter besteht, dessen Nicht-Metall Selen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an den photoleitenden Belag eine elektrostatische Ladung angelegt wird, dass der aufgeladene Belag einem aktivierenden elektromagnetischen Strahlungsmuster ausgesetzt wird, um dadurch ein latentes, elektrostatisches Bild des Strahlungsmusters auf der genannten Schicht zu erzeugen.