DE1058633B - Verfahren zur Herstellung sperrfreier Elektroden auf Cadmiumsulfid-Halbleitern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung sperrfreier Elektroden auf Cadmiumsulfid-HalbleiternInfo
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Description
- Verfahren zur Herstellung sperrfreier Elektroden auf Cadmiumsulfid-Halbleitern Zur Untersuchung, Messung und Ausnutzung elektrischer Effekte, welche sich im Innern von Halbleitern abspielen, ist es erforderlich, den Halbleiter mit Elektrodenanschlüssen zu versehen, welche keinen Einfluß auf Stromdurchgang, Potential, Stabilität der Leitfähigkeit und keine Polungsabhängigkeit zeigen. Man nennt solche Kontakte sperrfrei oder von ohmschem Charakter.
- In der Halbleiterphysik sind eine Reihe von Verfahren bekannt, welche solche sperrfreien Kontakte herzustellen gestatten. Für eine Gruppe von Halbleitern, insbesondere Verbindungshalbleiter, welche als Fotowiderstände oder Fotodioden Verwendung finden, z. B. Cadmiumsulfid, besteht die Schwierigkeit, daß weder durch Löten noch durch Bestreichen des Halbleiter-Einkristalls mit einer leitfähigen Paste, z. B. Hydrokollag oder Leitsilber, eine sperrfreie Kontaktgabe zu erzielen ist. Die Kontakte zeigen vielmehr richtungs- und spannungsabhängige, undefinierte Übergangswiderstände, welche das z. B. beim Cadmiumsulfidbekannte sehr starke Rauschen verursachen und über längere Zeit hinweg große, unkontrollierbare Änderungen zeigen. Eine oszillographische Aufnahme läßt das Kontaktrauschen z. B. eines CdS-Fotowiderstandes mit aufgestrichenen Silberelektroden deutlich erkennen. _ Sperrfreie Kontakte-,an CdS konnten bisher nur dadurch hergestellt werden, daß die Kontaktflächen durch Kathodenzerstäubung gereinigt und dann das Kontaktmaterial aufgedampft wurde; nur so war es möglich, an der Oberfläche des Einkristalls adsorbierte Verunreinigungen und Gas-, insbesondere Sauerstoffschichten, zu beseitigen. Dieses Verfahren ist relativ umständlich und erfordert einen großen und kostspieligen apparativen Aufwand.
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur galvanischen Herstellung sperrfreier Elektroden an Cadmiumsulfid-Halbleitern.
- Erfindungsgemäß wird das Elektrodenmetallfür den zu kontaktierenden CdS-Halbleiter aus einem die verdünnte wäßrige Lösung eines Salzes des Kontaktmaterials enthaltenden elektrolytischen Bad, welches gleichzeitig während der Elektrolyse eine Reinigung der Halbleiteroberfläche bewirkt, an dem als Elektrolysenkathode geschalteten CdS-Kristall bei Stromdurchgang niedergeschlagen.
- Die Erfindung sei an Hand der Zeichnungen für eine. beispielsweise Ausführungsform näher erläutert. Nach Fig. 1 wird der CdS-Kristall 1 mit Hilfe eines Greifers 2, der zugleich als Stromzuführung benutzt wird, in ein elektrolytisches Bad 3, in das auch die Gegenelektrode 4 ragt, eingetaucht. Die Eintauchtiefe bestimmt die Breite der aufzubringenden Elektrode. Der Elektrolyt selbst besteht aus einer verdünnten wäßrigen Lösung eines geeigneten Salzes des Kontaktmetalls. Wird der Kristall als Kathode geschaltet, so scheidet sich bei Stromdurchgang an ihm sowohl Wasserstoff als auch das Kontaktmetall, z. B. Indium, ab. Durch den am Kristall bei der Elektrolyse frei werdenden atomaren Wasserstoff tritt eine intensive Reduktion der Oberfläche des Kristalls und damit eine Beseitigung des adsorbierten Sauerstoffs ein, und die auftreffenden Metallkationen werden in unmittelbaren Kontakt mit dem Kristall gebracht. Die Elektrolyse bewirkt somit sowohl die Reinigung als auch die Kontaktierung. Die so aufgebrachten Elektroden zeigen sich unter dem Mikroskop als außerordentlich homogen. Die zweite Elektrode des Kristalls wird ebenso aufgebracht.
- In Fig-2_ ist gezeigt, wie der Kristall 5 mit seinen beiden elektrolytisch aufgetragenen Elektroden 6 auf dem Träger 7 festgeklebt oder gekittet werden kann. Die Verbindung der Stromzuführungen 8 mit den Elektroden kann dann z. B. durch Überstreichen mit einer leitenden Paste 9 erfolgen.
- Kristalle mit aufgestrichenen Pastenelektroden besitzen z. B. als Fotowiderstände eine sehr stark variierende und nicht reproduzierbare nichtlineare Strom-Spannungs-Charakteristik (vgl. Fig. 3a und 3b). Dagegen zeigen die nach dem elektrolytischen Verfahren kontaktierten Einkristalle eine streng lineare (ohmsche) Spannungscharakteristikunabhängig von der Polung (Fig. 4) bis herunter zu kleinsten Spannungen. Darüber hinaus zeigen diese elektrolytisch aufgebrachten Kontakte keinerlei Instabilität. Das >erüchtigte Rauschen der früheren Kontakte ist eben-, alls verschwunden, d. h., zwischen Einkristall und tlektrode liegt ein echter metallischer Kontakt vor. Eine Weiterbildung des Erfindungsgedankens be-;teht darin, daß die Elektrolyse zunächst in angesäuerem Wasser allein erfolgt, um am Kristall eine geiiigende Reinigung durch atomaren Wasserstoff zu #rzielen. Dabei müssen lediglich Vorkehrungen geroffen werden, daß kein Polarisationseffekt die >tromführung unterbindet. Durch Zugabe der Metallalzlösung wird dann die Kontaktierung eingeleitet.
- Ferner besteht die Möglichkeit, die Kristalloberläche im Sinne einer Reinigung dadurch zu verindern, daß die Elektrolyse zunächst mit verkehrter ?olung erfolgt. Dabei gelangen Anionen an den Cristall und beeinflussen die Struktur der Oberfläche.
- Diese elektrolytische Vorbehandlung kann in voreilhafter Weise auch mit Wechselstrom erfolgen, um 'olarisationseffekte zu vermeiden.
- Um den Stromdurchgang durch den oft sehr hoch-)hmigen Kristall zu begünstigen, kann dieser mit iner geeigneten Lichtquelle beleuchtet werden, deren itrahlung im Kristall auf Grund des inneren licht-1ektrischen Effektes Ladungsträger frei macht, so daß [er Kristall niederohmiger wird.
- Bei dünnen und empfindlichen Einkristallen ist es ift schwierig, zum Einhängen in das Elektrolysebad ait einer Klammer mechanisch einen Kontakt zu ereichen. Deshalb kann der Einkristall erst mit einer chmalen Pastenelektrode versehen werden, über die ür den Elektrolyseprozeß eine bessere elektrische Terbindung mit der Klammer erreicht wird. Diese ticht sperrfreie Pastenelektrode wird später von der lektrolytisch aufgebrachten Elektrode überlappt, so aß schließlich der Kristall wieder eine sperrfreie ?lektrode erhält.
- Um beim Eintauchen des Einkristalls in den Elekrolyten eine definierte Begrenzung der Elektrode zu rhalten, kann der nicht zu kontaktierende Teil des Zristalls mit einem säurefreien, säurefesten, isolierenen und strahlungsdurchlässigen Lack gegen elektro-7tische Metallbedeckung geschützt werden.
Claims (9)
- PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur galvanischen Herstellung von sperrfreien Elektroden auf Cadmiumsulfid-Halbleitern, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenmetall für den zu kontaktierenden Cadmiumsulfid-Halbleiter (1) aus einem die verdünnte wäßrige Lösung eines Salzes des Kontaktmaterials enthaltenden elektrolytischen Bad (3), welches gleichzeitig während der Elektrolyse eine Reinigung der Halbleiteroberfläche bewirkt, an dem als Elektrolysenkathode geschalteten Cadmiumsulfid-Kristall bei Stromdurchgang niedergeschlagen wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn der elektrolytischen Kontaktierung die Elektrolyse zur reinigenden @Teränderung der Kristalloberfläche mit nur angesäuertem Wasser betrieben und das Metallsalz erst später zugegeben wird.
- 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn der Kontaktierung die Elektrolyse zur reinigenden Veränderung der Kristalloberfläche mit dem Kristall als Anode betrieben wird.
- 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolytische Vorreinigung mit Wechselspannung erfolgt.
- 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Stromdurchgangs der Halbleiterkristall beleuchtet und damit seine Leitfähigkeit durch inneren Fotoeffekt erhöht wird.
- 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Elektrolyse der Kristall mit aufgestrichenen, nicht sperrfreien Elektroden versehen wird.
- 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht zu kontaktierende Teil der Kristalloberfläche durch einen säurefesten, isolierenden und strahlungsdurchlässigen Lack gegen elektrolytisches Beschlagen mit Kontaktmetall geschützt wird. B.
- Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt eine Metallsalzlösung in ausgewählter Konzentration ist.
- 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktmetall In oder Ga oder Al oder Cu oder Ag oder Au verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 826 324, 910193; USA.-Patentschrift Nr. 2 443 542; Ann. d. Phys. (6), Bd. 14 (1954), S. 218; Bd. 15 (1954), S.82; Boc. IRE, 41 (Dezember 1953), S. 1707/1708; Philips Res. Rep., Bd. 10 (1955), S. 194; Deutsche Physiker-Tagung, Wiesbaden 1955, Tagungsheft S. 36/37.
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| US2443542A (en) * | 1941-05-27 | 1948-06-15 | Bell Telephone Labor Inc | Light-sensitive electric device including silicon |
| DE826324C (de) * | 1949-04-06 | 1951-12-27 | Western Electric Co | Photoelektrische Vorrichtung mit einem Koerper aus Halbleitermaterial |
| DE910193C (de) * | 1951-11-30 | 1954-04-29 | Marconi Wireless Telegraph Co | Verfahren zur Herstellung eines gleichrichtenden, insbesondere lichtempfindlichen Halbleiterelements |
-
1955
- 1955-06-14 DE DEI10316A patent/DE1058633B/de active Pending
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