DE1539618C - Luminescent element and method for its production - Google Patents

Description

die Fremdatome desselben Elementes wie in dem the foreign atoms of the same element as in that

ersten Raumbereich amphoterisch als Donatorenfirst space area amphoteric as donors

und in im wesentlichen gleicher Konzentration wie . - ' and in essentially the same concentration as . - '

als Donatoren auch als Akzeptoren anwesend υPresent as donors and acceptors υ

sind, und daß eine Anregungsvorrichtung zur Er- ^Die Erfindung betrifft ein Lumineszenzelement mitare, and that an excitation device for the ^The invention relates to a luminescent element with

zeugung von Loch-Elektronenpaaren für die Strah- ^{einem aus einer} A_//rB_rHalbleiterverbindung bestelungsrekombination innerhalb des Kompensation- henden Einkristallkörper, der einen ersten Raumbebereiches (14, 34) vorgesehen ist. reich eines Leitungstyps aufweist, der mit Fremdato-Generation of hole electron pairs for the beam ^{from an} A _{// r} B _r semiconductor compound order recombination within the compensating single crystal body, which is provided in a first spatial area (14, 34). rich of a conduction type, which with foreign atoms

2. Lumineszenzelement nach Anspruch 1, da- 20 ^{men eines} einzigen Elementes der IV. Gruppe des pedurch gekennzeichnet, daß im Kompensationsbe- riodischen Systems dotiert ist. Zum Gegenstand der reich (14, 34) die Akzeptoren- und Donatorenkon- Erfindung gehört, ferner ejn_Verfahren zur Herstelzentration von dem genauen Gleichgewichtswert lung eines solchen Lumineszenzelementes.2. Luminescent element according to claim 1, 20 ^{men of a} single element of the IV. Group of pedurch characterized in that it is doped in the compensation periodic system. To the subject of the rich (14, 34) the acceptor and donor con-invention belongs, furthermore a method for the production concentration of the exact equilibrium value development of such a luminescent element.

zur Schaffung eines schwachen Leitfähigkeitsver- Ein derartiges Lumineszenzelement ist aus der Zeithaltens eines bestimmten Typs abweicht. 25 schrift »Journal of Applied Physics«, Bd. 35, 1964,to create a weak conductivity. Such a luminescent element is out of time keeping of a certain type. 25 publication "Journal of Applied Physics", Vol. 35, 1964,

3. Lumineszenzelement nach Anspruch 1 oder NnJ2, Seiten 3543 bis.354L.b_ek.annt 3. Luminescent element according to claim 1 or NnJ2, pages 3543 to 354L.b_ek.annt

2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einkristallkör- ^Die Lumineszenzerscheinung in Kristallen von A_1If 2, characterized in that the single crystal body ^The _{luminescence phenomenon} in crystals of A 1If

per aus Galliumarsenid oder Galliumphosphid be- ^B ν Verbindungen ist bekannt. Im einzelnen wird die steht. ' lumineszente Lichtstrahlung der Strahlungsrekombina- ^B ν compounds made from gallium arsenide or gallium phosphide are known. In detail it is. '' luminescent light radiation of the radiation recombina-

4. Lumineszenzelement nach einem der An- 30 tion von Ladungsträgern zugeschrieben, die beispielssprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ^{weise in de}r Nähe oder innerhalb eines PN-Ubergan-Fremdatome Silicium, Germanium oder Zinn sind. ges oder einer Kontaktzone auftritt. Diese Erschei-4. Luminescent element attributed to one of the anti- 30 tion of charge carriers, the example claims 1 to 3, characterized in that the ^{wise in de} r near or within a PN Ubergan foreign atoms are silicon, germanium or tin. tot or a contact zone occurs. This appearance

5. Lumineszenzelement nach einem der An- ^nunS ^{beruht auf} Zusammenstößen zwischen den beisprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ^{den Arten von} Ladungsträgern, nämlich Lochern und Anregungsvorrichtung Mittel (33, 38 bis 41) zum 35 Elektronen, innerhalb des Halbleiterkörpers, wobei Anlegen einer in Durchlaßrichtung gepolten elektri- ^die Ladungsträger rekombinieren und unter Strahschen Spannung an den Einkristallkörper (31) auf- lungsaussendung verschwinden. In solchen Luminesweist. ' zenzelementen können die erforderlichen Ladungsträ-5. Luminescent element according to one of the ^now S ^{is based on} collisions between beisprüche 1 to 4, characterized in that ^{the types of} charge carriers, namely holes and excitation device means (33, 38 to 41) for 35 electrons, within the semiconductor body, whereby the application of an electrical polarity polarized in the forward direction ^{recombines the} charge carriers and dissipation emission disappears under Strah's voltage on the single crystal body (31). In such Lumines points. the necessary charge carriers can

6. Lumineszenzelement nach einem der An- 8^{er in} verschiedener Weise erzeugt werden, wobei Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die 40 man zwischen den Effekten der Elektrolumineszenz, Anregungsvorrichtung eine Lichtquelle (17) auf- Photolumineszenz, Kathodolumineszenz und ähnli-6. Luminescent element according to one of the An 8 ^{he is} generated in various ways, with Proverbs 1 to 4, characterized in that the 40 between the effects of electroluminescence, excitation device, a light source (17) on- photoluminescence, cathodoluminescence and similar

chen unterscheidet.chen differs.

Insbesondere ist es ferner bekannt, Einkristalle von A_7n-B ,^Verbindungen mit einem Element aus der Gruppe IV des Periodischen Systems zu dotieren und hierdurch PN-Ubergänge zu erzeugen, beispielsweise ^durch Eindiffundieren von Zink in einen N-leitenden, ^{mt Tellur}> ^Selen, Zink, Kohlenstoff oder Silicium do^tierten> ^aus Galliumarsenid bestehenden Kristall . inIn particular, it is also known to _dope single crystals of A 7n -B, ^ compounds with an element from group IV of the periodic table and thereby generate PN transitions, for example ^by diffusing zinc into an N-conducting, ^{with tellurium} > ^sele n, zinc, carbon or silicon ^doped > ^{crystal consisting of} gallium arsenide. in

7. Verfahren zur Herstellung eines Lumineszenzelementes nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des Kompensationsbereiches bei einem aus mit SiIicium dotiertem Galliumarsenid bestehenden Einkristaukörper durch Aus diffundieren des Arsens aus dem zweiten Raumbereich (14) des Einkristallkör-7. Process for the production of a luminescent element according to one of claims 4 to 6, characterized in that the production of the Compensation area in a single crystal body made of silicon-doped gallium arsenide by diffusing the arsenic from the second spatial area (14) of the single crystal

dem zweiten Raumbereich (14) des Einkristallkörthe second spatial region (14) of the single crystal body

pers durch Wärmebehandlung bei einer Tempera- '° Gegenwart von Zinkarsemd. Bei derartig dotierten tür von 1Ö00' bis 1200 °C mit einer Zeitdauer Kristallen werden die Akzeptoren und Donatoren im erfolgt, die einer zur Bildung der im wesentlichen wesentlichen von unterschiedlichen Fremstoffen gegleichen Akzeptor- wie Donatorkonzentration aus- ^steUt> ^{wobel die} Achten der entgegengesetzten La-. reichenden Verarmung an Arsen entspricht. dungsträger mehr oder weniger verschieden sind. Die 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn- 5 5 mit solchen Lumineszenzelementen erzielten Ergebzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei 1050° C ^{nisse sind} hinsichtlich des Wirkungsgrades der Lichtfl ' emission verbesserungsbedürftig. . / pers by heat treatment at a temperature of the presence of zinc arsenic. In the case of such a doped door from 100 'to 1200 ° C with a duration of crystals, the acceptors and donors are carried out in which an acceptor and donor ^{concentration which is essentially the same for the formation of essentially the same of different foreign substances provides} > wobble the eighth of the opposite charge . corresponding depletion of arsenic. fertilizers are more or less different. 8. The method according to claim 7, characterized in that the results achieved with such luminescent elements are that the heat treatment at 1050 ° C is in ^{need of improvement in} terms of the efficiency of the Lichtfl 'emission. . /

^A'us der Zeitschrift »Journal of Applied Physics«, ^From the Journal of Applied Physics,

erfolgt.he follows.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 zur Her-· stellung eines Lumineszenzelementes nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einen an der Oberfläche liegenden TeU des entstandenen Kompensationsbereichs (34) durch Diffusion eine hochleitende Zone (36) zur niederohmigen Kontaktierung des Kompensationsbereiches (34) hergestellt wird.9. The method according to claim 7 or 8 for the production of a luminescent element according to claim 4 and 5, characterized in that in a surface TeU of the resulting Compensation area (34) by diffusion a highly conductive zone (36) for low resistance Contacting the compensation area (34) is made.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine hochleitende P⁺-Zone durch Diffusion mit Zink hergestellt wird.10. The method according to claim 9, characterized in that a highly conductive P ⁺ zone is produced by diffusion with zinc.

pppp

^Bd· ³⁵> ¹⁹⁶⁴' ^No- ⁿ> ^{Selten 3543 bis 3547}> ^{ist es} W über den Gattungsbegriff des Anspruchs 1 hinaus be^kannt> ^{GaAs mit Si oder Sn zu} dotieren. Aus der deutschen Auslegeschrift 1,194,976 ist es bekannt, eine A₇₇₇-B _r Halbleiterverbindung mit Ge zu dotieren. Aus der USA.-Patentschrift 3,059,117 (Re 25 632) sind Lumineszenzelemente bekannt, deren Anregungsvorrichtung eine Lichtquelle oder Mittel zum Anlegen ^{einer in} Flußrichtung gepolten elektrischen Spannung an einem Einkristallkörper aufweist. ^Vol . ³⁵ > ¹⁹⁶⁴ ' ^No - ⁿ > ^{Rarely 3543 to 3547} > ^{it is} W known beyond the generic term of claim 1 to> ^{dop GaAs with Si or Sn} . From the German Auslegeschrift 1,194,976 it is known to dope an A ₇₇₇ -B _r semiconductor compound with Ge. From US Pat. No. 3,059,117 (Re 25 632) Lumine szenzelemente are known whose excitation device has a light source or means for applying ^{an electrical voltage polarized in the} flow direction to a single crystal body.

Aus der Zeitschrift »Journal of Applied Physics«, te, bei denen der Kompensationsbereich dem gleichen Bd. 35, 1964, No. 2, Seiten 350 bis 352 ist es be- Leitungstyp angehört wie der Hauptteil des Einkrikannt, in GaAs-Lumineszenzelementen durch Diffu- Stallkörpers, jedoch mit entsprechend schwächerer sion mit Zn P⁺-Zonen zur niederohmigen Kontaktie- Leitfähigkeit. Lumineszenzelemente der letztgenannrung des Einkristallkörpers herzustellen. 5 ten Art eignen sich besonders für eine AnregungFrom the journal "Journal of Applied Physics", in which the compensation range corresponds to the same vol. 35, 1964, no. 2, pages 350 to 352, it belongs to the conductivity type as the main part of the Einkrikannt, in GaAs luminescent elements through diffuse body, but with correspondingly weaker sion with Zn P ⁺ zones for low-resistance contact conductivity. Produce luminescent elements of the latter approach of the single crystal body. 5th kind are particularly suitable for a suggestion

Mit den bekannten Galliumarsenid-Dioden läßt durch Bestrahlung d.h. als Photolumineszenzelemensich zwar eine hohe Lichtausbeute erzielen, d.h. ein te.The known gallium arsenide diodes can be used as photoluminescent elements through irradiation achieve a high light output, i.e. a te.

hohes Verhältnis der austretenden Strahlungsenergie Besonders günstige Ergebnisse wurden mit Lumi-high ratio of emitted radiation energy Particularly favorable results have been achieved with Lumi-

zu der durch die Rekombination erzeugten Photonen neszenzelementen erzielt, deren Einkristallkörper vor- bzw. deren Energie, wenn die inneren Absorptionsver- io teilhafterweise aus Galliumarsenid oder Galliumphosluste und Streuungsverluste gering gehalten werden. phid besteht. Hierbei kommen als Fremdstoffe für Der Quantenwirkungsgrad, d.h. das Verhältnis von die Dotierung bevorzugt Silicium, Germanium oder durch Rekombination emittierten Photonen zu der Zinn in Betracht.achieved nescence elements to the photons generated by the recombination, the monocrystalline bodies of which or its energy, if the internal absorption ratio is made up of gallium arsenide or gallium phosphate and scatter losses are kept low. phid exists. Here come as foreign substances for The quantum efficiency, i.e. the ratio of the doping preferably silicon, germanium or photons emitted by recombination are considered to be the tin.

aufgewendeten Anregungsenergie bzw. zu den injizier- Als bevorzugter Temperaturwert für die Wärmebeten Trägern, ist dagegen vergleichsweise gering. 15 handlung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sichExpended excitation energy or to the injected As a preferred temperature value for the warm beds Carriers, on the other hand, is comparatively low. 15 action of the method according to the invention has

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Quanten- ein solcher von 1050° C erwiesen. Ferner kann wirkungsgrad zu verbessern, und zwar insbesondere gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen mit Hilfe von günstigen, einfach durchführbaren Her- Verfahrens in einem an der Oberfläche liegenden Teil stellungsverfahren für Lumineszenzelemente. des entstandenen Kompensationsbereiches durch Dif-The object of the invention is therefore to prove the quantum one of 1050 ° C. Furthermore can to improve efficiency, in particular according to a development of the invention with the help of cheap, easy-to-carry out manufacturing processes in a part lying on the surface positioning process for luminescent elements. of the compensation area created by

Das erfindungsgemäße Lumineszenzelement zur 20 fusion eine hochleitende Zone zur niederohmigen Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich in Verbin- Kontaktierung des Kompensationsbereiches hergedung mit den eingangs aufgeführten Merkmalen da- stellt werden. Beispielsweise läßt sich eine hochleidurch, daß sich an den ersten Raumbereich des Ein- tende P⁺-Zone durch Diffusion mit Zink herstellen, kristallkörpers als zweiter Raumbereich ein Kompen- Weiterhin kann nach einer Fortbildung des erfinsationsbereich anschließt, in dem die Fremdatome 25 dungsgemäßen Verfahrens aus einer galliumhaltigen, desselben Elementes wie in dem ersten Raumbereich siliciumdotierten Schmelze ein Galliumarsenid-Einkriamphoterisch als Donatoren und in im wesentlichen Stallkörper vom P-Leitungstyp ausgefroren werden gleicher Konzentration wie als Donatoren auch als und die Herstellung des Kompensationsbereiches und Akzeptoren anwesend sind, und daß eine Anregungs- die Erzeugung von N-Leitfähigkeit durch Wärmebevorrichtung zur Erzeugung von Loch-Elektronenpaa- 30 handlung unter Arsen-Überdruck erfolgen. Auf diese ren für die Strahlungsrekombination innerhalb des Weise lassen sich Lumineszenzelemente mit P-leiten-Kompensationsbereiches vorgesehen ist. dem Kristallkörper und N-leitendem Kompensations-The luminescent element according to the invention for the fusion of a highly conductive zone for the low-resistance solution of this object is characterized in connection with the connection of the compensation area produced with the features listed at the beginning. For example, it is possible to create a crystal body as a second spatial area ^{in the first spatial area of the inlet P + zone by diffusion with zinc} a gallium-containing, silicon-doped melt as in the first spatial area, a gallium arsenide single-crystal as donors and in essentially stable bodies of the P-conductivity type are frozen out in the same concentration as as donors also as and the production of the compensation area and acceptors are present, and that an excitation - The generation of N conductivity by means of a heating device for generating hole electron pair treatment take place under excess arsenic pressure. In this way, for the radiation recombination within the way, luminescent elements with P-line compensation areas can be provided. the crystal body and N-conductive compensation

Im gleichen Zusammenhang kennzeichnet sich das bereich in vorteühaft einfacher Weise herstellen, erfindungsgemäße Verfahren zur Lösung der gestell- Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Lumi-In the same context, the area is characterized in a way that is easy to manufacture, inventive method for solving the frame- embodiments of the Lumi-

ten Aufgabe dadurch, daß die Herstellung des Korn- 35 neszenzelementes werden nunmehr anhand der Zeichpens ationsbereiches bei einem aus mit Silicium dotier- nung erläutert. Es stellt dar:th task by the fact that the production of the grain nescent element are now based on the characters ationsbereiches explained in a doped with silicon. It shows:

tem Galliumarsenid bestehenden Einkristallkörper Fig. 1 in perspektivischem Schnitt ein die Erfin-tem gallium arsenide existing single crystal body Fig. 1 in a perspective section an the invention

durch Ausdiffundieren des Arsens aus dem zweiten dung aufweisendes Photolumineszenzelement und Raumbereich des Einkristallkörpers durch Wärmebe- Fig. 2 ein die Erfindung aufweisendes Elektrohimi-by diffusing out of the arsenic from the second photoluminescent element having dung and Spatial area of the single crystal body by heat transfer.

handlung bei einer Temperatur von 1ÖÖÖ bis 1200 °C 40 neszenzelement der Mesabauart mit einem PN-Übermit einer Zeitdauer erfolgt, die einer zur Bildung gang.treatment at a temperature of 1ÖÖÖ to 1200 ° C 40 nescence element of the mesa design with a PN transmission takes place for a period of time that one went to education.

der im wesentlichen gleichen Akzeptor- wie Donator- Das Lumineszenzelement 10 nach Fig. 1 besteht essentially the same acceptor as donor. The luminescent element 10 according to FIG. 1 is available

konzentration ausreichenden Verarmung an Arsen aus einem Kristall 11 aus monokristallinem Galliumentspricht. arsenid mit N-Leitfähigkeit und einer vergleichs-Concentration corresponding to sufficient depletion of arsenic from a crystal 11 of monocrystalline gallium. arsenide with N-conductivity and a comparative

Durch die erfindungsgemäße Anordnung eines 45 weise hohen Siliciumkonzentration von beispielsweise Kompensationsbereiches im vorgenannten Sinne er- 5 · 10¹⁸ Atomen/cm³. Beispielsweise ist der Kristall gibt sich nicht nur eine Erhöhung des Emissionswir- auf einer Auflageplatte 12 befestigt. Die Oberfläche kungsgrades, sondern auch die vorteilhafte Eigen- des Kristalls 11 ist mit Ausnahme des Mittelbereichs schaft, daß die Emissionswellenlänge bzw. das Emis- 15 durch eine Siliciumoxidschicht 13 abgedeckt. Der sionsspektrum durch Einstellung der Akzeptor- und 50 Bereich 14 des Kristalls unmittelbar im Anschluß an Donatorkonzentration bzw. des Kompensationsgra- den unbedeckten Oberflächenbereich 15 besitzt eine des, d.h. des Verhältnisses von Akzeptor- und Dona- geringere Donatorenkonzentration und besteht spetorkonzentration, im Kompensationsbereich beeinflus- ziell aus einem Stoff mit nur schwacher N-Leitfähigsen läßt. Diese Einstellung läßt sich mit Hilfe des er- keit oder einem kompensierten Stoff, in dem die Dofindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft entsprechend 55 natoren- und Akzeptorenkonzentrationen einander im vorgegebenen Werten durchführen. wesentlichen gleich sind.The inventive arrangement of a high silicon concentration of, for example, a compensation area in the aforementioned sense is 5 · 10 ¹⁸ atoms / cm ³ . For example, the crystal is not only attached to an increase in the emission curve on a support plate 12. The surface kungsgrad, but also the advantageous property of the crystal 11 is, with the exception of the central region, that the emission wavelength or the emission 15 is covered by a silicon oxide layer 13. The sion spectrum by setting the acceptor and 50 areas 14 of the crystal immediately following the donor concentration or the uncovered surface area 15 of the compensation degree has a lower donor concentration, ie the ratio of acceptor and donation, and there is a donor concentration in the compensation area. can be made from a substance with only weak N-conductivities. This setting can be carried out with the aid of the option or a compensated substance in which the method according to the invention is advantageously carried out in accordance with one another in the specified values corresponding to the nator and acceptor concentrations. are essentially the same.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemä- Eine schematisch eingezeichnete Lichtquelle 17An advantageous further development of the light source 17 according to the invention is shown schematically

ßen Lumineszenzelementes kennzeichnet sich da- wirft ein Lichtbündel 18 auf den Oberflächenbereich durch, daß im Kompensationsbereich die Akzepto- 15, der den Kompensationsbereich 14 des Kristalls ren- und Donatorenkonzentration von dem genauen 60 11 begrenzt. Das Lichtbündel löst in dem Kristall Gleichgewichtswert zur Schaffung eines schwachen und insbesondere in dem Kompensationsbereich Lö-Leitfähigkeitsverhaltens eines bestimmten Typs ab- cher-Elektronenpaare aus, die bei der darauffolgenden weicht. Rekombination eine Lumineszenzstrahlung erzeugen.The luminescent element is characterized by a light beam 18 projecting onto the surface area by that in the compensation area the acceptance 15, the compensation area 14 of the crystal Kidney and donor concentration limited by the exact 60 11. The bundle of light dissolves in the crystal Equilibrium value to create a weak and especially in the compensation range Lö conductivity behavior of a certain type of abcher electron pairs, those of the following gives way. Recombination generate a luminescence radiation.

Auf diese Weise können Lumineszenzelemente mit Letztere verläßt den Kristall in Richtung der Pfeile einem PN-Übergang erhalten werden, die sich beson- 65 19. Der Kompensationsbereich wird vorzugsweise ders zu einer Anregung durch Beaufschlagung mit durch Erhitzen des Kristalls 11 mit der abdeckenden einem elektrischen Strom eignen, d. h. Elektrolumines- Oxidschicht 13 auf eine Temperatur von etwa zenzelemente, oder auch solche Lumineszenzelemen- 1050° C und während etwa 10 Minuten erzeugt. Auf-In this way, luminescent elements with the latter leaves the crystal in the direction of the arrows a PN junction, which is particularly 65 19. The compensation range is preferred other to a stimulation by exposure to by heating the crystal 11 with the covering suitable for an electric current, d. H. Electroluminescent oxide layer 13 to a temperature of about zenzelemente, or such Lumineszenzelemen- 1050 ° C and generated for about 10 minutes. On-

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grund dieser Behandlung erleidet der unter dem nicht Aufbau ergibt, der zur Beobachtung der Lichtemis-because of this treatment, the person who does not see the light emission

abgedeckten Oberflächenbereich 15 liegende Bereich sion aus dem Umgebungsbereich der PN-Übergangs-covered surface area 15 lying area sion from the surrounding area of the PN junction

14 eine Verarmung von Arsen innerhalb des Kristall- . zone besonders geeignet ist. Eine Spannungsquelle 4114 a depletion of arsenic within the crystal. zone is particularly suitable. A voltage source 41

gitters, da die betreffenden Atome ausdiffundieren. ist über eine Leitung 40 mit Kontaktelementen 39lattice, as the atoms in question diffuse out. is connected to contact elements 39 via a line 40

Da der Kristall als wirksamen Fremdstoff nur SiIi- 5, ^{und einer} Auflageplatte 32 verbunden, die jeweils anSince the crystal as an effective foreign substance is only connected to SiIi- 5, ^{and a} support plate 32, each at

cium enthält, werden die freiwerdenden Arsengitter- ohmschen Kontaktbelägen 38 und 33 sitzen, so _ daßcontains cium, the arsenic lattice-ohmic contact layers 38 and 33 that are released will sit, so that

platze durch Siliciumatome besetzt, die als Akzepto- eine Spannung in Durchlaßrichtung an den PN-Uber-bursts occupied by silicon atoms, which as accepto a voltage in the forward direction at the PN-Uber-

ren wirken. Diese Eigenschaft von Silicium und ande- gang angelegt werden kann. Die Lichtemission imwork. This property of silicon and other can be applied. The light emission in the

ren Elementen der Gruppe, daß sie sowohl als Dona- sichtbaren Bereich ist wiederum durch Pfeile 42 ange-other elements of the group that they are both visible as the Danube area is in turn indicated by arrows 42-

toren und Akzeptoren in A_//rB_rHalbleitern wirken, io deutet, die aus dem Bereich der Zone 34 in der Nähegates and acceptors act in A _{// r} B _r semiconductors, io indicates that from the area of zone 34 in the vicinity

ist besonders vorteilhaft, da es die Steuerung der Aus- ^der Ubergangszone herkommen. Diese ist insbeson-is particularly advantageous as it is used to control the exit from ^the transition zone. This is especially

bildung eines Kompensationsbereichs innerhalb des ^dere derjenige Bereich, der die KompensationszoneFormation of a compensation area within the ^particular area that forms the compensation zone

Kristalls erleichtert. Andere amphotere Elemente bildet, die sich infolge der Verwendung von silicium-Crystal relieved. Forms other amphoteric elements, which are formed as a result of the use of silicon

neben Silicium sind insbesondere Germanium und dotiertem Galliumarsenid. ergibt. In diesem KristallIn addition to silicon, there are particularly germanium and doped gallium arsenide. results. In this crystal

Zinn. 15 rührt die Ausbildung des PN-Übergangs infolge derTin. 15 stems from the formation of the PN junction as a result of the

Bei entsprechender Anregung sendet das Element Umwandlung des Leitfähigkeitsverhaltens von der län-When stimulated accordingly, the element transmits conversion of the conductivity behavior from the

nach Fig. 1 in an sich bekannter Weise Strahlung in 8^er dauernden Erhitzung des siliciumdotierten Gallium-According to Fig. 1 in a known manner radiation in 8 ^he continuous heating of the silicon-doped gallium

einem unsichtbaren Spektralbereich aus, insbesondere arsenid her. Im einzelnen erfolgt eine Erhitzung aufan invisible spectral range, in particular arsenide. In detail, heating takes place

im Infrarot. Durch entsprechende Anordnung, bei- Temperaturen zwischen 1000 und 1200 C für einein infrared. By appropriate arrangement, at temperatures between 1000 and 1200 C for a

spielsweise von Reflexionsflächen in Form von Spalt- 20 längere Zeitdauer, damit sich diese Umwandlungfor example, of reflection surfaces in the form of gap 20 longer periods of time so that this transformation occurs

flächen des Kristalls, kann man eine kohärente Strah- des Leitfähigkeitsverhaltens einstellt. Es ist darauf hin-surfaces of the crystal, a coherent beam of conductivity behavior can be set. It is pointed out-

lung erzeugen. Außerdem erweist sich die Wellen- zuweisen, daß der Umwandlungsgrad von der Artgeneration. In addition, the wave assignments show that the degree of conversion depends on the species

länge der Emissionsstrahlung als Funktion der Frem- und dem Druck der umgebenden Atmosphäre ab-length of the emission radiation as a function of the external and the pressure of the surrounding atmosphere

stoff- bzw. Störstellenkonzentration und des Kompen- hängt. ^Ohne besonderen Hinweis erfolgt die Wärme-substance or impurity concentration and the compensation. ^Without special notice, the heat

sationsgrades innerhalb des Bereiches 14. Unter Korn- 25 behandlung zur Erzeugung dieser Ausdiffusion indegree of sation within the range 14. With grain treatment to generate this out-diffusion in

pensationsgrad versteht man das Verhältnis der Ak- einer Wasserstoffatmosphäre.The degree of compensation is understood as the ratio of the Ak- to a hydrogen atmosphere.

zeptoren- und Donatorenkonzentration bzw. die Ab- Vorstehend sind Ausführungsbeispiele mit Galliumweichung dieses Verhältniswertes von 1, d. h. vom ge- arsenid beschrieben. Man kann jedoch selbstvernauen Gleichgewichtswert. ständlich auch andere A_//rB ^/Verbindungen zusam-Sceptor and donor concentration or the abovementioned exemplary embodiments with gallium softening of this ratio of 1, ie of the arsenide, are described. However, one can self-decipher equilibrium value. of course also other A _{// r} B ^ / connections together

Zudem führt ein Aufbau mit hoher Dotierung d.h. 30 men mit anderen Elementen der Gruppe IV als 10^ls Atome/cm³ oder mehr und mit einem Kompensa- Fremdstoffe verwenden. Der Grundgedanke eines die tionsbereich unter Verwendung eines amphoterischen Erfindung aufweisenden Lumineszenzelementes be-Fremdstoffes zu einer scheinbaren Verminderung des ruht auf der Bildung eines Kompensationsbereichs in Energiebandabstands, wobei jedoch das Fermi-Ni- einem Kristall, dessen wirksamer Fremdstoff aus veau so liegt, daß eine niederenergetische Lichtemis- 35 einem Element der Gruppe IV mit amphoterem Version mit hohem Wirkungsgrad insbesondere im Be- halten besteht. Geeignete A_//rB _rVerbindungen sind reich der Zimmertemperatur möglich ist. Galliumphosphid und geeignete Fremdstoffe Germa-In addition, a structure with high doping results, ie 30 men with elements of group IV other than 10 ^ls atoms / cm ³ or more and with a compensation using foreign substances. The basic idea of a luminescent element with the use of an amphoteric invention having a luminescent element for an apparent reduction of the rests on the formation of a compensation area in the energy band gap, but the Fermi-Ni crystal, the effective foreign matter of which is so high that a low-energy one Lichtemis- 35 an element of group IV with amphoteric version with high efficiency, in particular in retention. Suitable A _{// r} B _r connections are possible at room temperature. Gallium phosphide and suitable foreign matter Germa-

Bei dem Elektrolumineszenzelement nach Fig. 2 nium und Zinn, die man in entsprechender Weise wieIn the electroluminescent element according to FIG. 2 nium and tin, which can be used in a corresponding manner as

wird wiederum ein siliciumdotierter Galliumarsenidkri- oben beschrieben anwenden kann,again a silicon-doped gallium arsenide crystal can be used as described above,

stall 31, zunächst in Form eines quaderförmigen 40 Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf einstall 31, initially in the form of a cuboid 40 The above description relates to a

Plättchens, erhitzt, damit der gesamte Oberteil des Photolumineszenzelement und ein Elektrolumineszeriz-Plate, heated so that the entire upper part of the photoluminescent element and an electroluminescent

Plättchens durch Diffusion gereinigt wird. Sodann element. Statt dessen kann man ein die ErfindungPlate is cleaned by diffusion. Then element. Instead, you can use the invention

wird unter entsprechender Abdeckung der Seiten- aufweisendes Lumineszenzelement auch als Kathodo-the side-luminescent element is also used as a cathodic element with appropriate cover

und Bodenflächen des Plättchens Zink in den Oberflä- lurnineszenzelement verwenden.and use bottom surfaces of the flake zinc in the surface luminescent element.

chenbereich eindiffundiert, so daß man eine mit P⁺ 45 Überdies kann man Kristalle mit einem Kompensa-area diffused in, so that one with a P ⁺ 45. Furthermore, one can find crystals with a compensation

bezeichhete Zone 36 erhält. Diese Zone 36 hoher tionsbereich auch aus einer Schmelze durch Ausfrie-designated zone 36 receives. This zone 36, which has a high ionisation range, also from a melt by freezing

Leitfähigkeit dient zur Erzielung einer niederohmigen ^ren unter Verwendung eines Keimkristalls herstellen.Conductivity is used to produce a seed crystal of a low ^re n using to achieve.

Kontaktierung. Die mit P bezeichnete Zwischenzone Insbesondere P-leitendes Galliumarsenid kann manContacting. The intermediate zone labeled P In particular, P-conductive gallium arsenide can be used

34 besitzt eine allmählich abnehmende P-Leitfähigkeit ^{aus einer} galliumhaltigen, siliciumdotierten Schmelze34 has a gradually decreasing P conductivity ^{from a} gallium-containing, silicon-doped melt

und bestimmt einen PN-Übergang 35 gegenüber dem '0 erzeugen. Die Umwandlung eines Knstallbereich inand determine a PN junction 35 to generate against the '0. Converting a pop area into

Ausgangskristallbereich 31 mit N-Leitfähigkeit. In die- ^einen Kompensationsbereich und die Erzeugung vonStarting crystal region 31 with N conductivity. In ^one compensation area and the generation of

sem Fertigungszustand wird das Plättchen durch N-Leitfähigkeit erfolgt dann durch WärmebehandlungIn this manufacturing state, the plate is made by N-conductivity then by heat treatment

Masken abgedeckt und geätzt, so daß sich ein Mesa- unter Anwendung von Arsenüberdruck.Masks covered and etched to form a mesa using excess arsenic pressure.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentansprüche: 11. Verfahren zur Herstellung eines Lumineszenzelementes nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer galliumhaltigen, siliciumdotierten Schmelze ein Galliumarsenid-Einkristallkörper vom P-Leitungstyp ausgefroren. wird und die Herstellung des Kompensationsbereiches und die Erzeugung von N-Leitfähigkeit in dem Kristallkörper durch Wärmebehandlung unter Arsen-Überdruck erfolgt.Claims: 11. A method for producing a luminescent element according to one of claims 4 to 6, characterized in that a gallium arsenide single crystal body of the P conductivity type is frozen out of a gallium-containing, silicon-doped melt. and the production of the compensation area and the production of N-conductivity in the crystal body takes place by heat treatment under arsenic overpressure. 1. Lumineszenzelement mit einem aus einer A_jrr B ^Halbleiterverbindung bestehenden Einkristallkörper, der einen ersten Raumbereich eines Leitungs- ^: typs aufweist, der mit Fremdatomen eines einzigen Elementes der IV. Gruppe des periodischen Systems dotiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den ersten Raumbereich des Einkristallkörpers (11, 31) als zweiter Raumbereich ein Kompensationsbereich (14, 34) anschließt, in dem1. Luminescent _element with a single crystal body consisting of an A jrr B ^ semiconductor compound, which has a first spatial region of a conduction ^: type which is doped with foreign atoms of a single element of the IV group of the periodic system, characterized in that the first The spatial area of the single crystal body (11, 31) is followed by a compensation area (14, 34) as a second spatial area, in which