DE2045943A1 - Elektrolumineszenter Halbleiter - Google Patents

Elektrolumineszenter Halbleiter

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DE2045943A1 DE19702045943 DE2045943A DE2045943A1 DE 2045943 A1 DE2045943 A1 DE 2045943A1 DE 19702045943 DE19702045943 DE 19702045943 DE 2045943 A DE2045943 A DE 2045943A DE 2045943 A1 DE2045943 A1 DE 2045943A1
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Description

International Business Machines Corporation,Armonk, N.Y.1O5O4/TJSA
Elektroluminesisenter Halbleiter
Die Erfindung betrifft einen Elektrolumineszenteit. Halbleiter, ein Verfahren zur Herstellung solcher Halbleiter und eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrolumineszenten Halbleiter zu schaffen mit möglichst optimaler Ausbeute an Rekombinationsstrahlung, die möglichst im visuellen Spektralbereich liegen aoll.
Der erfinderische Halbleiter ist gekennzeichnet durch einen
legierten Halbleiterkristall, der an gegenüberliegenden Stirnflächen mit ohmschen Kontakten belegt ist und an dessen eine
Stirnfläche ein η-Bereich und an dessen andere Stirnfläche ein p-Bereich angrenzt, welche Bereiche an einer pn-Verbindung aneinanderstoßen und daß die Bandspaltbreite zwischen Leitfähigkeitsband und Valenzband in einem an die pn-Verbindung
angrenzenden Grenzbereich des p-Bereicbs einen Minimalwert hat.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters durch epltaktisches Auskristallisieren aus einer Legierungsscfamelze ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Auskristalliaation von der einen Stirnseite ausgebend erfolgt und daß die Bandspaltbreiten^nderung durch Zugabe von Legierungskomponenti ϊ; während der Auskristallisation in die Schmelze eingestellt wird
Die erfinderische vorrichtung besteht aus einer evakuierbciren Kammer in der ein Schmelztiegel untergebracht ist, der mit einem Ofen auf vorbestimmte Temperaturen beheizbar ist und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein in den Schmelztiegel mündendes Rohr vorgesehen ist, das aus dem Gehäuse herausgeführt ist und an einen Zuteiler, angeschlossen ist zum Einführen vorportionierter Legierungskomponenten in die Schmelze während des epitaktischen Auskristallisierens.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher orläutert.
109817/1246 bad origina
In der Zeichnung zeigt
Figur 1
Figur 1 A - 1 B Figur 2 Figur 3
Figur 4 Figur 4 A
eine Diode nach, der Erfindung,
in Form von Diagrammen in Anlehnung an die in Figur 1 dargestellte Kontur, Ausführungsbeispiele von Dioden nach der Erfindung,
ein Diagramm zur Erläuterung der Abhängigkeit der Energiespaltbreite von den Mischungsverhältnissen der Halbleiterlegierung,
ein 3-Pbasen-Diagramm für die dreikomponentige Legierungsschmelze einer bevorzugten Ausführungsform,
eine Kristallisationsapparatur zur Ausübung des erfinderischen Verfahrens,
ein Detail aus Figur 4, vergrößert im Schnitt.
Gemäß Figur 1, in der schematisch eine elektrolumineszente Diode dargestellt ist, 1st diese Diode allgemein mit 10 bezeichnet. Die Diode weist einen p-Bereich 12, einen n-Bereich 14 und eine p-n-Verbindung 16 auf. Mit 18 und 20 sind ohmscfae Kontakte bezeichnet, die an den einander entgegengesetzten Stirnflächen der Bereiche 12 und 14 angebracht sind. Mit 22 ist eine Spannungsquelle bezeichnet, die unter Zwischenschaltung eines elektrischen Schalters 24 an die ohmschen Kontakte 18 und 20 angeschlossen ist und zwar so, daß in der Diode eine vorwärts gerichtete Vorspannung erzeugt wird.
Wenn eine vorwärts gerichtete Vorspannung angelegt ist, dann entsteht Lichtemission hauptsächlich in eines sohmalen Grenz-
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943 ρ rs *,«,
bereich 12 A dee p-Bereichs 12. Die Liehtemission entsteht durch die Injektion von Minoritätenträgern - im vorliegenden Fall Elektronen - aus dem η-Bereich H über die p-n-Verbindung 24 ±n den p-Bereicb 12. Diese Elektronen rekombinieren, sobald sie injiziert sind, mit im p-Bereich verfügbaren Löchern, und bei dieser Konbination entsteht Rekombinationsstrahlung, deren Energie durch die Übergangsenergie der kombinierenden Elektronen, bestimmt ist. Diese Energie entspricht im wesentlichen, oder ist etwas kleiner als der Bandepalt, also die Energiedifferens zwischen dem unteren Niveau des Leitfähigkeitsbandes und dem oberen Niveau des Valenzbandes im Grenzbereich 12 A. Wenn zum Beispiel am Punkt 12 B eine solche Rekombination stattfindet, dann wird das dabei emittierte Licht in allen Richtungen abgestrahlt, wie dies durch die Pfeile in Figur 1 angedeutet ist.
Bei der Diode 10 nach Figur 1 wird Licht nur an der Stirnfläche 21 ausgestrahlt und zu diesem Zweck hat der dort angebrachte ohmscbe Kontakt 20 nur eine sehr kleine Flächenausdehnung, so, daß er den Lichtauetritt möglichst wenig behindert. Das bei der Rekombination emittierte Licht, das in entgegengerichteter Richtung emittiert wird, also in den p-3ereich 12 hinein, wird an der Stirnfläche 19» die vollständig mit dem flächenhaft ausgebildeten ohmseben Eontakt belegt ist, reflektiert und zur Stirnfläche 21 zurückgeworfen, so daß es dort austreten kann. Die Rekombinationestrahlung, die durch die obere und untere Außenfläche der Diode (bezogen auf die Darstellung Fig.1) austritt, kann durch entsprechend angebrachte Reflektoren in die Richtung der aus der Stirnfläche 21 austretenden Strahlung abgelenkt werden, so daß die gesamte' Rekombinationsstrahlung in diese Richtung fällt.
Bei elektrolumineszenten Dioden der hier in Frage stehenden Art unterliegt die Rekombinationsstrahlung bis sie schließlich die Diode verläßt, Absorbtion bedingt durch das HalbleitermaterJr
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- 5 ~ P 15 912
der Diode. Eine solche Absorbtion kann sowohl im n-Bereicb als auch im p-Bereieb auftreten. Es bat sieb aber gezeigt, daß die Absorbtion im p-Bereich im allgemeinen wesentlich höher ist als im η-Bereich. Um solche Absorbtionen, die durch den Übergang
4er Elektronen vom Valenzband zum Leitfähigkeitsband bedingt sind, zu eliminieren, legt man die Energie des Bandspaltes über die ganze Länge des Halbleiters, möglichst genau auf einen optimalen Wert fest. Dabei geht man vorzugsweise so vor, daß der Bandspalt im Grenzbereich 12 A einen minimalen Wert hat. Der Bandspalt in den übrigen Diodenbereicben, die an den Grenz- ™ bereich 12 A nach links und rechts angrenzen, steigen dann zu den Stirnflächen 19, 21 hin an. Die Breite des Grenzbereicbas 12 A in dem die Rekombination stattfindet, hängt vom Dotierunganiveau ab und ist bei hohen Dotierungsniveaus sehr klein. Vorzugsweise ist der Bandspalt über den ganzen Grenzbereich konstant, so daß die gesamte Rekombinationsstrahlung eine im wesentlichen einheitliche Wellenlänge hat.
In den Figuren 1 A bis 1 E sind verschiedene Variationsmöglichkeiten hinsichtlich des Bandspaltes beziehungsweise der Sandepaltenergie angegeben. Bei einer bevorzugten Ausführungsforni der Erfindung ist das Halbleitermaterial der Diode die ä Legierung GaAlAs, wobei die n-typische Dotierung lelur und die p-typische Dotierung Zink ist. Der Halbleiter ist dann vorzugsweise so zusammengesetzt, daß im Grenzbereich 12 A in dem die Rekombination stattfindet, der Bandspalt ungefähr 1,86 Elektronenvolt beträgt, so daß die Rekombinationsetrahlung im roten sichtbaren spektralen Bereich liegt.
Die Darstellung gemäß Figur 1 A ist idealisiert und zeigt ein bevorzugtes Ausfübrungsbeispiel der Erfindung. Die Bezugsziffern aus Figur 1A entsprechen ebenso wie die aus den Figuren 1B bis 1E denen aus Figur 1 und bezeichnen die gleichen Teile.
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Daa Valenzband ist in Figur 1 A mit 30 bezeichnet und erstreckt sich gradlinig von linke nach rechts, während das Leitfähigkeitsband mit 32 und der Bandspalt mit Sg bezeichnet ist. Diese Bezeichnungen sind auch in den Figuren 1B bis 1E gewählt. Mit dem Bandspalt ist gemäß dem eingezeichneten Doppelpfeil die Energiedifferenz zwischen dem Leitfähigkeitsband und dem Valenzband an einen bestimmten Funkt bezeichnet. Beginnt* man mit der Betrachtung in Figur 1A an der linken Seite entsprechend der Stirnfläche 21, findet man dort zunächst einen sehr großen Bandspalt, dessen Wert jedoch nach rechts bin abnimmt, bis er bei der p-n-Verbindung 16 seinen Minimalwert erreicht. Der Bandspalt behält dann Über den Grenzbereich 12A einen konstanten Wert entsprechend dem Doppelpfeil 34 und wächst dann wieder an, bis er an der Stirnfläche 19 seinen Maximalwert erreicht.
Der Doppelpfeil 34 kennzeichnet gleichzeitig einen RekombinationsUbergang eines Elektrons vom Leitfähigkeiteband zum Valenzband innerhalb des Halbleitermaterials. Bei dem bevorzugten AuSfUhrungsbeispiel aus GaAlAs ist die Obergangsenergie gemäß dem Doppelpfeil 34 ungefähr 1,86 Elektronenvolt, was einer Rekombinationastrahlung im roten sichtbaren Spektralbereich entspricht. Diese so erzeugte rote Rekombinationsstrahlung, die durch eine Vielzahl von übergängen innerhalb des Grenzbereicbs 12A erzeugt wird, strahlt von rechts nach links, ausgehend von dem Grenzbereicb 12A zur Stirnfläche 21 und durchsetzt dabei den n-Bereioh 14, ohne daß dabei nennenswerte Absorbtion stattfindet, weil in dem ganzen η-Bereich der Bandspalt breiter ist als im Grenzbereich 12A. Entsprechend durchsetzt die Rekombinationsetrablung did nach rechts abgestrahlt wird, ausgehend vom Qrenzberejcn 12A, den p-Bereich und unterliegt dort auch im wesentlichen keiner Absorbtion, weil der Bandepalt im p-Bereich größer ist als im Grenzbereich 12A.
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Die Lichtstrahlung kann, wie oben "bereits erwähnt, von der Stirnfläche 19 durch den Halbleiter hindurch zurückreflektiert werden, so daß sie nur aus der Stirnfläche 21 austritt. In diesem Fall entstehen allerdings Reflektionsverluste und außerdem Absorbtionsverluste, weil die reflektierte Strahlung den Grenzbereich 12A mit kleinem Bandspalt passieren muß. Diese Absorbtionen sind aber minimal, weil die Breite des Grenzbereiches minimal klein gewählt ist, nämlich die minimale Breite hat, die nötig ist, um die angestrebte Rekombinationsstrahlung zu erzeugen. Die Verluste kann man noch weiter reduzieren, indem man Verunreinigungen wählt, bei denen die hervorgerufenen Übergänge kleiner sind als der Bandspalt im Grenzbereich 12A.
Eine andere Möglichkeit des Bandspaltverlaufs zeigt Figur 1B. Dieses Ausführungebeispiel unterscheidet sich von dem aus Figur 1A nur dadurch, daß der Bereich, in dem der Bandspalt Eg seinen Minimalwert bat, nach beiden Seiten Über den Grenzbereich 12A hinausragt. Dadurch entstehen höhere Absorbtionsverluste in den Bereichen die unmittelbar an den Grenzbereicb 12 an beiden Seiten angrenzen, aber dieses AueführungsbeiBciel ist etwas einfacher herzustellen, weil es Toleranzen hinsichtlich der lage der pna-Verbindung 16 und der Breite des Grenzbereiches 12A zuläßt, die größer sind als nach Figur 1A. Wie auch bei dem Ausfübrungsbeispiel nach Figur 1A, wächst der Bandspalt vom Minimalwert naoh beiden Seiten zu den Stirnflächen 21 und 19 an.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1C ist der Bereich, über den der Bandspalt minimal ist, enger als der Grenzbereich 12A. Die Folge ist, daß die Wellenlänge des abgestrahlten Lichtes einen größeren Spektralbereich Überdeckt, aber diese Ausfübrungsform hat den Vorteil , daß der Bandspalt außerhalb des eng begrenzten Minimums größer ist als der Minimalwert. Bemerkenswert
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ist auch, daß der Bandspalt vom n-Bereicb 14 zum p-Bereich 12 hin zunächst abnimmt. Dies ist vorteilhaft, v/eil die Injektionen in der angestrebten Richtung, also die Injektionen τοη Elektronen aus dem n-Bereicb 14 in den p-Bereich 12 dadurch begünstigt werden.
In den Figuren 1A bis 1C ist der Bandβpaltverlauf linear aufgetragen, und das ist eine sehr weite Idealisierung. Wesentlich ist aber, daß der Bandspalt in der Praxis sich stetig verändert, denn Sprünge im Verlauf der Veränderungen des Bandspaltes bedingen entsprechende Änderungen im Brechungsindex, die wiederum unerwünschte Reflektionen innerhalb des Halbleiters zur Folge haben. Diese Umstände kann man aber andererseits dazu ausnutzen, innerhalb des Halbleiters bewußt Reflektionsflachen an Stellen, an denen man dies wünscht, zu erzeugen, wie dies anhand der Figur 1D erläutert wird.
Nach Figur 1D ist der Bandepaltverlauf von der Stirnfläche 21 bis über den Grenzbereich 12A im wesentlichen der gleiche wie nach Figur 1B. Im p-Bereich ist der Bandspaltverlauf ein anderer, weil dort in dem ist 32A des Leitfähigkeitsbandes 32 eine sehr starke Änderung stattfindet. Im Bereich dieser starken Änderung des Bandspultes entsteht eine entsprechend starke Änderung des Brechungeindexes und damit eine innere Reflektionsflache. Die Rekombinationsstrahlung aus dem Grenzbereich 12A die nach rechts abgestrahlt wird, wird an dieser Reflektionsflache, die dem Ast 32A entspricht, gegen die Stirnfläche 21 reflektiert, wo sie austreten kann. Die Entfernung, über die diese reflektierte Strahlung das Halbleitermaterial durchsetzen muß, wird durch die interne Reflektionsflache reduziert und damit wird auch die Absorbtion, der diese reflektierte Strahlung unterliegt, reduziert. Man wird
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diese Reflektionsfläehe einige Diffuaionslängen von der p-n-Verbindung 16 entfernt legen, denn wenn der Abstand zu klein wäre, dann würde das zur Folge haben, daß mehr Löcherinjektionen auf Kosten der Elektroneninjektionen stattfinden, und das würde den Wirkungsgrad beeinträchtigen^ denn die effektivste Rekombinationsstrablung wird durch die in den p-Bsreich injizierten Elektronen hervorgerufen. Abgesehen davon wird man jedoch die Reflektionsfläche so dicht wie möglich, also ohne den Wirkungsgrad mit dem die Rekombinationsstrahlung erzeugt wird, zu beeinträchtigen, an die p-n-Verbindung heranschieben, ^ so daß die Reflektionsfläche, die Breite des Grenzbereichs ' in dem die Rekombination stattfindet, nach rechts begrenzt. Diese rechte Begrenzung des Grenzbereicbes ist besonders dann vorteilhaft, wenn das Dotierungsniveau in der Nähe der p-n-Verbindung 16 relativ niedrig ist, so daß sich ein breiter Grenzbereich 12A ergeben würde, der sich tief in den p-Bereicb erstreckt. Innerhalb dieses breiten Grenzbereiches 12A kann man dann durch Heranschieben der Reflektionsfläche entsprechend dem Ast 32A gegen die p-n-Verbindung 16 die Breite dee Bereiches innerhalb dessen die Rekombination tatsächlich stattfindet, verengen.
Nach Figur 1D ist der Bandspalt minimal über den Grenzbereich ä 12A hinaus bis zu dem Ast 32A. Die Folge ist, daß für die reflektierte Strahlung noch Absorbtion im p-Bereich stattfindet, die man aber eliminieren kann, indem man den Ast 32A ganz dicht an den rechten Rand dee Grenzbereichs 12A heranschiebt. Im Anschluß an den Ast 32A ist der Bandspalt entsprechend dem Ast 32B konstant, oder er fällt entsprechend dem gestrichelt eingezeichneten Ast 32C ab. In beiden Fällen, also entsprechend dem Ast 32B oder 32C, ist der Bandspalt jedoch größer als der Minimalwert im Grenzbereich 12A. Der Bereich der Diode, Über den sich die Äste 32B und 32C erstrecken, ist vom Standpunkt der Strablungsverluete nicht
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wichtig, bedingt durcb die Reflektionefläche des Astes 32A, weshalb es auf den Bandspalt rechts von der Reflektionsfläche beziehungsweise den Ast 32A nicht so sehr ankommt, wesentlich ist nur, daß er größer ist als der Minimalwert im Grenzbereich 12A. Der Bandspaltverlauf entsprechend den Ästen 32B und 32C kann auch in Abänderung bei den Figuren 1A bis 1C eingeführt werden, wenn nur der Bandepalt im p-Bereich größer ist als der Minimalwert im Grenzbereich 12A.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1E ist ebenfalls ein starker Anstieg in der Veränderung des Bandspaltes vorgesehen und zwar im Bereich des Astes 321), so daß an dieser Stelle der Brechungsindex ebenfalls eine starke Veränderung erfährt, die jedoch im n~Bereicb 14 und zwar sehr dicht an der p-n-Verbindung 16 liegt. Die Auegangsstrahlung wird bei diesem Ausführungsbeispiel an der Stirnfläche 19 abgestrahlt, weshalb bei diesem Ausführungsbeispiel in Abänderung von Figur 1 der ohmsehe Kontakt 13 so ausgebildet ist, daß er die Abstrahlung an der Stirnfläche 19 möglichst wenig behindert. Und auch bei diesem Ausfuhrungsbeispiel 1st der Bandspalt Überall größer als im Grenzbereich 12A in dem die Rekombination stattfindet.
Die Figur 2 zeigt die Abhängigkeit des Bandspaltes von dem Mischungsverhältnis in der Gallium-Aluminium-Arsen-Legierung. In Figur 2 ist auf der vertikalen Achse die Bandspaltenergie Eg in Elektronenvolt und auf der horizontalen Achse,der Abszisse 40 die Mol fraktion Aluminium-Arsen der genannten Legierung aufgetragen. Die Abszisse 40 entspricht dem Energieniveau am oberen Ende des Valenzbandes der Legierung, während die eingetragenen Kurven, die ausgezogenen und die gestrichelten, das untere Ende der direkten und indirekten Leitfäbigkeitsbandminima anzeigen. Die Gallium-Aluminlum-Arsen-Legierung kann
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_ 204-943 ρ 15 912
als eine binäre Legierung aus Gallium-Arsen und Aluminium-Arsen angesehen werden. Die Energiespaltcfaarakteristik für die Komponente Gallium-Arsen ist auf der linken Ordinate sichtbar und zwar am Punkt 42 mit 1,4 Elektronenvolt entsprechend der Tatsache, daß der untere Rand des niedrigen Leitfähigkeitsband-Hinimum des Gallium-Arsen 1,4 Elektronenvolt über dem oberen Ende des Valenzbandes dieses Materials liegt. Das nächst niedrige Leitfähigkeitsbandminimum im Gallium-Arsen liegt bei 1,5 Elektronenvolt ä» Punkt 44. Normalerweise liegen die Überschußelektronen im Gallium-Arsen im niedrigen Leitfäbigkeitsbandminimum bei 1,4 Elektronenvolt oberhalb des Valenzbandes. Gallium-Arsen ist ein direktes Bandspaltmaterial wegen des niedrigeren Minimums von 1,4 Elektronenvolt.
Bei Alumin4 Tjm-Arsen der anderen Komponente der Legierung handelt es sich um ein indirektes Bandspaltmaterial, weil das niedrigste Leitfähigkeitsbandminimum einen Abstand von ungefähr 2,15 Elektronenvolt vom Valenzband hat, entsprechend dem Punkt 46 der rechten Ordinate. Das niedrigste direkte Leitfähigkeitsbandniveau des Aluminium-Arsen liegt am Punkt 2,66 Elektronenvolt oberhalb dee Valenzbandes.
Wenn man die hier betrachtete Legierung als aus diesen zwei Komponenten bestehend ansieht, dann kann man aufgrund der Tatsache, daß das eine Material direktes und das andere indirektes Bandspaltmaterial ist, den Bandspaltverlauf einstellen. Am wichtigsten ist die Energie des niedrigsten Leitfähigkeitbandminimums, das dafür verantwortlich ist, ob die besondere Legierung direktes Bandspaltmaterial oder indirektes Bandspaltmaterial ist. In Pigur 2 zeigen die voll ausgezogenen Kurven 48A und 48B die Bandspaltminima in Abhängigkeit von den Legierungeverhältnissen. Im Bereich des Astes 48B ist das Material direktes Bandapaltmaterial, und im Bereich des Astes 43A indirektes Bandepaltmaterial.
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Wie bereits ausgeführt, beträgt bei der bevorzugten Ausfübrungsform im Rekombinationsbereich, also im Grenzbereich 12A die Bandspaltenergie ungefähr 1,86 Elektronenvolt, entsprechend dein Funkt 50 der Kurve 48B. Dieser Punkt liegt im direkten Bandspaltbereich und ist deshalb ausgewählt, weil die direkten Spaltübergänge effektiver sind bei der Erzeugung der Emissionsstrahlung als die indirekten Übergänge. Der Funkt liegt auch dicht am oberen Ende des Astes 48B, so daß die Lichtemission aufgrund eines möglichst breiten Bandspaltes energiereich erfolgt, so daß das emittierte Licht wie angestrebt im roten visuellen Spektralbereich liegt.
Vergleicht man Figur 1 mit Figur 1A, dann ergibt sich, daß der Grenzbereich 12A, bei dem die .Bandspaltenergie 1,86 Elektronenvolt beträgt, dem Punkt 50 in Figur 2 entspricht. Der Bandspalt nimmt nach beiden Seiten, ausgehend von dem Grenzbereich 12A, schnell zu auf Werte entsprechend den indirekten Übergängen des Astes 48A aus Figur 2. Dieser Umstand ist vorteilhaft, nicht nur deshalb, weil der Bandspalt auf beiden Seiten des Rekombinationsbereicbes breiter ist, sondern auch weil das indirekte Bandspaltmaterial sich als weniger absorbierend erwiesen hat als das direkte Bandspaltmaterial.
Dioden nach der Erfindung werden vorzugsweise durch Umkristallisieren hergestellt. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise ein vor« tikaler Kristallisationsapparat verwendet, der einen Bebälter aufweist in dem das Material durch Erhitzen verflüssigt werden kann. Dann wird ein Keimkristall in die Schmelze gegeben und die Temperatur langsam abgesenkt, so, daß der Kristall epitaktisch aus der Schmelze heraus wächst. Ein solcher Kristallisationsapparat wird weiter unten anhand der Figuren 4 und 4A noch näher beschrieben.
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Anhand der Figur 3 soll zunächst noch das Halbleitermateiial für die Dioden nach der Erfindung und dessen Wachstum näher beschrieben werden. Figur 3 zeigt ein Drei-Phasen-Diagrarom für die Schmelze der Gallium-Aluminium-Arsen-Legierung. Bei der bevorzugten Herstellungsmethode beginnt das Auskristallisieren am Punkt T 1A. T 1 ist dabei die Temperatur, auf die die Materialien, aus denen die Kristalle auskristallisiert werden sollen, zunächst erhitzt werden so, daß eine flüssige Schmelze entsteht. Der Punkt T 1A liegt auf einer linie 60, die die Zusammensetzung des festen Materials kennzeichnet, das epitaktisch aus der Schmelze kristallisiert werden kann. Diese linie 60 wird auch als Peststofflinie bezeichnet. Mit 62, 64 und 70 sind drei weitere sogenannte Flüssigkeitslinien bezeichnet, die Zusammensetzungen der flüssigen Schmelze kennzeichnen, aus denen der Peststoff kristallisiert werden kann. Bei den Linien 62, 64 und 70 handelt es sich um isothermische Linien, denen die Temperaturen T1, T2 beziehungsweise T3 zugeordnet sind.
Mit 66 ist eine Linie bezeichnet, die den Punkt T1 A auf der Peststofflinie 60 mit dem Punkt T1 B auf der Flüssigkeitelinie 62 verbindet und anzeigt, daß unter Gleichgewichtsbedingungen bei der Temparatur T1 eine Zusammensetzung entsprechend dem Punkt T1 B der Schmelze zu einer festen Zusammensetzung entsprechend dem Punkt T1 A auekristallisiert. Die Zusammensetzung in der flüssigen Schmelze ist natürlich bestimmt durch die Anteile die bei der Temperatur T1 vor der Kristallisation geschmolzen worden sind. Der Punkt T1 B der Kurve 62 entspricht einer Sohmelzenmischung von 93 $> Gallium, 6 i» Arsen und 1 i» Aluminium. Bei dieser Temperatur, die dem Punkt T1 A auf der Feetetofflinie 60 entspricht, kann ein Festkörper auekrietallisiert werden, der 25 i» Gallium, 50 f> Arsen und 25 £ Aluminium hat. Diese Gleiobgewiobtebe-
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dingungen der Auskristallisation beeteben natürlich nicbt fort, wnn nicbt die Temperatur gesenkt wird. Wenn die Temperatur gesenkt wird, wird mebr Material auskristallisiert, und da der Anteil des auskristallisierten Materials nicht direkt proportional ist zu dem in der flüssigen Schmelze vorhandenen, ändert sieb die Zusammensetzung mit dem Absinken der Temperatur. Wenn demzufolge die Temperatur von der Temperatur Ϊ1 ausgebend, entsprechend dem Punkt T1 A auf der Linie 60 abgesenkt wird auf die Temperatur entsprechend dem Punkt T2 A auf der Kurve 60, verarmt die Zusammensetzung an Aluminium und reichert sich an Gallium an. Sie Zusammensetzung der Schmelze entspricht dann dem Punkt T2 B auf der isothermen Flüssigkeitslinie 64 für die Temperatur T2. Im Funkte T2 enthält die auskristallisierte Legierung unter Gleicbgewicbtsbedingungen 35 $> Gallium, 50 # Arsen und 15 # Aluminium.
Der Halbleiterlegierungskristall wird wie beschrieben, auf einem Substrat auskristallisiert und wenn dabei wie beschrieben verfahren wird, dann ändert sich bei der Auskristallisation der Bar.dspalt von höheren Werten auf niedrigere Werte während des Auskrietallieierens. In der Beginnphaee des Auskristallisierens enthält die Schmelze n-typiscbe Verunreinigungen wie Telur so, daß die zuerst auekristallisierenden Bereiche n-typisch sind. Von einem bestimmten Moment an werden dann p-typische Verunreinigungen in die Schmelze gegeben, so daß dann anschließend die p-n-Verbindung und dann ein p-typiscber Bereich auskrietallisiert wird. Auf diese Weise kann man einen elektrolumineeeenten Halbleiter gemäß Figur IA herstellen, wobei natürlich der Verlauf des Leitfäbigkeitsbandes niofet in der gemäß der Kurve 32 idealleierten Por." verläuft, pie Veränderungen des Bandepaltee sind dabei nicht inner linear und sie werden von einer Vielzahl von Faktoren bedingt, unter anderem der Geschwindigkeit, alt der die Schmelze abkühlt.
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Gemäß Figur 1A wird nach der Erfindung zunächst der n-Bereich mit gleichmäßig abfallendem Bandspalt auf einem Gallium-Arsen-Substrat auskristallisiert und zwar auf der Linie 60 zwischen den Punkten T1 A und T2 A. Wenn nun die Temperatur von T1 auf T2 abgesenkt wird, ergibt sich ein Festkörpergleichgewicht entsprechend dem Punkt T2 A auf der Linie 60, während das Flüssigkeitsgleichgewicht dem Punkt T2 B auf der Linie 64 entspricht. Wenn nun die Auekristallisation fortgesetzt wird, indem man die Temperatur weiter absenkt, dann setzt sich die Verengung des Bandspaltes fort. Um jedoch einen über den Grenzbereich 12A konstanten Minimalbandspalt zu erzielen, wird mehr Aluminium in die Schmelze gegeben und zwar wird dieses Aluminium gleichmäßig hinzugeführt und dabei wird gleichzeitig die Temperatur abgesenkt. Das Aluminium wird in einem solchen MaB zugeführt, daß der schnellere Aluminiumverbrauch der Schmelze in der Schmelze, bedingt durch das Absenken der Temperatur ausgeglichen wird, so daß die Schmelze die konstante Zusammensetzung behält, Auf diese Weise wird aus tier, trotz Absinken der Temperatur, zwangsweise in der Zusammensetzung !constant gehaltenen Schmelze 4er Grenzbereicfe 12A mit konstantem Bandspalt auskristallisiert.
Diesem Auskrietallieationeverlauf entspricht gemäß Figur 3 ein Übergang von der iarothermen Linie 64 auf die isotherme Linie mit einer etwas tieferen Temperatur, Diese Linien sind Gleichgewichtslinien. Diese Linien entsprechen dem Gleichgewichtszustand der Zusammensetzung vom Beginn bis zum Ende der Schmelze während des Auskristallisierens. Die Aluminium-Zugabe entspricht einer Verschiebung nach rechts. Es ergibt sich also, bedingt durch die Aluminium-Zugabe, bei absenkender Temperatur eine Auskristallisation am Punkt T2 A. Die Linien 62, 64 und sind in der Praxis gewonnen worden und kennzeichnen einigermaßen die tatsächlichen Verhältnisse, wiewohl in der linken unteren Ecke, wo die Verhältnisse sich sehr schnell ändern, die Messung nicht so genau durchgeführt werden konnte, so daß
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kleine Abweichungen der eingezeicbneten Kurven gegenüber der Praxis durchaus möglich sind. Während das Aluminium zugegeben wird und das Material mit konstantem Bendspalt auskristallisiert wird, werden p-typische Verunreinigungen, nämlich Zink, in die Schmelze gegeben so, daß das Material p-typisch auekristallisiert und die p-n-Verbindung 16 gebildet wird.
Nachdem der Grenzbereich 12A auskristallisiert ist, wird das Absinken der Temperatur bei der Temperatur T5 angehalten, und es ergeben sieb jetzt Gleichgewichtsbedingungen entsprechend dem Punkt T3 A auf der Linie 70 fUr die flüssige Phase und entsprechend dem Punkt T2 A auf der Linie 60 für die feste Phase. Nun wird zum Auskristallisieren des restlichen p-Bereiche vom rechten Rand des Grenzbereiche 12A bis zur Stirnfläche 19 die Temperatur T3 konstant gehalten und gleichmäßig Aluminium in die Schmelze gegeben. Durch die Zugabe von Aluminium wird das Gleichgewicht verschoben und die Schmelze wandert auf der isothermen Linie 70, der die Temperatur T3 zugeordnet ist, nach rechts, und das auekrietallisierte Material bat einen stärkeren Gebalt an Aluminium und demzufolge eine größere Bandbreite als die Bandbreite im Grenzbereioh 12A. Man könnte versucht sein, anzunehmen, daß, wenn man eine bestimmte Menge Aluminium in die Schmelze gefUgt hat und die Temperatur konstant gehalten wird, die AuBkristallisation sich fortsetzt bis das zugefügte Aluminium aufgebraucht 1st und daß dann der Prozeß auf die ursprünglichen Gleichgewichtebedingungen wieder zurückkehrt. Aber das ist nicht der Fall. Wenn man Aluminium in eine flüssige Zusammensetzung mit dem Gleichgewicht entsprechend einem Punkt auf der Linie 70 der Temperatur T3 hinzufügt, dann kristallisiert das Material mit einem größeren Aluminiumgebalt aus entsprechend einen Punkt weiter rechte auf der feststofflinie 60. Der Prozeß strebt nun wieder einen Gleichgewichtszustand an, der, bezogen auf den ursprünglichen Gleichgewichtszustand, sowohl auf der Linie 60 ale auch auf der Linie 70 naob rechte
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verschoben ist.
Bas Maß, nit dem die Zusammensetzung geändert wird, und damit auch das Haß, mit dem der Bandspalt vergrößert v/ird, bangt von der Menge Aluminium ab, die man zufUgt und der Art und Weise wie es zugefügt wird. Man kann die isotherme Auskristallisation beliebig lange fortsetzen, z.B. bis der Gleichgewichtszustand im Punkt T3 B auf der Flüssigkeitslinie 70 und im Punkt T3 0 auf der Linie 60 erreicht ist. Der letztgenannte Punkt entspricht einer Zusammensetzung 40 f> Aluminium, 10 # Gallium und 50 i» Arsen, also eine Zusammensetzung, deren Aluminiumgehalt " und Bandspalt größer ist als an der Stirnfläche 19 der Figuren 1A bis 1E. Bas ist deshalb nur hier angegeben worden, um zu zeigen, daß man bei der Auskristallisation soviel Aluminium zugeben kann, daß die auskristallisierte Legierung fast nur eine Legierung aus Arsen und Aluminium ist.
Alle Bereiche mit vergrößertem Bandspalt können auch durch Absenken der Temperatur und gleichzeitiges Zufügen von Aluminium auskristallisiert werden, wobei man die Aluminiumzugabo so bemißt, daß die angestrebte Bandspaltbreite entsteht. In diesem Pail muß man also die Rate, mit der das Aluminium zugegeben wird, auf die Hate, mit der die Temperatur abgesenkt λ wird, abstimmen.
Wie bereits bemerkt, erfolgt die Auekristallisation auf einem Substrat aus reinen Gallium-Arsen mit schmalem Bandepalt, und diese Schiebt wird, nachdem die Auekristallisation vollendet ist, entfernt. Dabei wird zweckmäßigerweise ein kleiner Teil des zuerst auekristallieierten Bereiche mit entfernt. In entsprechender Weise empfiehlt es eich auch, einen Teil dea Bereiche, der ganz zua Schluß auekriatallleiert wurde, nachträglich ab*utragen, so daß die beiden Stirnseiten 21 und 19 nicht exakt diejenigen Tittoben sind an denen die Auekriatallisatlon begonnen hat und beendet wurde.
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- t8:-
Bei. der Herstellung der Diode nach Pigur 1B wird im wesentlichen genau so verfahren wie soeben in Verbindung mit Pigur IA beschrieben mit dem einzigen Unterschied,daß das Auswachsen mit konstanter Bandspaltbreite durch Herabsenken der Temperatur von T2 auf T3 bei gleichzeitiger Aluminium-Zugabe früher begonnen und später beendet wird. Die p-typischen Verunreinigungen werden nach Figur 2 erst in die Schmelze gegeben, nachdem ein Teilbereich mit konstanter Bandspaltbreite bereits auskristallisiert ist. Nach Pigur 1C ist die Bandepaltbreite nur während einer sehr kurzen Spanne konstant. Deshalb kann man in Verbindung mit Pigur 1C den betreffenden Verfahrensschritt fast auslassen und nachdem man zunächst bei der Temperatur T1 auskristallisiert hat, die Temperatur auf T2 absenken und das Aluminium dann bei der Temperatur T2 zugeben. Und auch in diesem Fall wird die Lage der p-n-Verbindung 16 durch den Zeitpunkt der Zugabe der p-typischen Verunreinigung in die Schmelze festgelegt.
Besonders steile Anstiege entsprechend dem Ast 32A aus Figur 1D erzielt man durch eine Modifikation der Verfahrensweise, indem man eine größere Fortion Aluminium in die Schmelze gibt eine bestimmte Zeit kurz nachdem der Grenzbereich 12A auskristallialert wurde. Venn man eine große Menge Aluminium in die Schmelze gibt, dann läuft der Auskristallisationsprozeß anschließend entweder mit konstanter Bandspaltbreite entsprechend dem Ast 32B oder abfallender Bandspaltbreite entsprechend dem Ast 32C weiter, vorausgesetzt, daß man es bei der einmaligen Zugabe einer großen Aluminiummenge beläßt. Die Diode nach Pigur 1£ wird nach ähnlichen Prinzipien hergestellt wie die nach Pigur 1D, alt dem Hauptunterschied, daß sie von rechte nach links aufgebaut wird. Man beginnt dann zunächst mit einer p-typischen Verunreinigung in der Schmelze, nämlich Zink, während die n-typiache Verunreinigung, nämlich das Telur, θrat später in die Schmelze gegeben wird und damit
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die Lage der p~n-Verbindung 16 festgelegt wird.
Es sei darauf hingewiesen, daß die steilen Änderungen der Bandspaltbreite und des Brechungsindexe8 entsprechend den Ästen 32A und 32D auf HeteroVerbindungen beruhen, die in einer Richtung eine elektrische Gleichrichterwirkung haben. Elektronen die Über die p-n-Verbindung 16 gemäß Figur 1D injiziert werden, können deshalb nicht als Minoritätenträger durch die Reflektionsfläche entsprechend dem Ast 32A durch diffundieren und der Stromfluß wird nur durch die Träger hervorgerufen, die an den Rekombinationen beteiligt sind und die Lichtemissionen hervorrufen. Durch entsprechende Bemessung der Bandspaltbreite im n-Bereich 14 gemäß Figur 1E kann man aufgrund dessen den Wirkungsgrad der Elektronen, beeogen auf die Rekombinationsbeteiligung, optimieren.
Bei dem in Figur 4 und Figur 4A dargestellten Kristallisationaapparat sind eine Reihe von erfinderischen Abänderungen gegenüber bekannten Apparaten dia ear Art vorgenoan&en worden ua das erfinderische Verfahren damit durchfuhren zu können. Mit 60 ist eine Kammer bezeichnet, die über die Anschlußstutzen 62 evakuiert irad mit einem chemisch inaktiven Gas gefüllt wird, Xn der Kammer 80 ist ein Schmelztiegel 84 angeordnet, in den die Metalle eingefüllt werden. Beispielsweise füllt man zunächst 3 Gramm Gallium-Arsen in den Schmelztiegel, dann 5 Milligramm Telur und dann 20 Gramm Gallium oben auf das Gallium-Arsen mit dem Telur. Der Schmelztiegel wird dann erhitzt, so daß das Gallium schmilzt und dann wird durch Abkühlen das Gallium wieder verfestigt. Anschließend werden 75 Milligramm Aluminium zugefügt* Für den Schmelztiegel 84 ist ein Deckel 86 vorgesehen der eine ringförmige Kammer aufweist. In dieser Kammer befindet sich Galliua-Aluminium-Legierung die al8 Sauerstoffgttter während des Kristallisationsprozessee dient, Mit 88 ist ein GaIlium-Arsen-Subetrat bezeichnet,
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das an einem Substrathalter befestigt ist, der seinerseits an einer langen Röhre 90 befestigt ist, die manuell in Achsrichtung auf- und ab bewegt werden kann. Zunächst ist die Röhre 90 soweit hochgezogen, daß das Substrat 38 nicht in den Schmelztiegel 84 hineintaucht. Hit 92 ist ein Ofen bezeichnet, der ringförmig ist und von Hand angehoben wird, so daß das untere Teil der Kammer 80 in den Ofen eintaucht. Nun wird der Ofen angeheizt und die Temperatur so hoch getrieben, daß das Metall schmilzt, d.h. die Schmelze wird etwa auf 970 Grad Celsius erhitzt. Hat sich die Temperatur nach einiger Zeit ausgeglichen, dann wird sie abgesenkt auf 950 Grad Celsius. Nun wird das Rohr 90 abgesenkt, so, daß das Substrat 88 in die Schmelze eintaucht, und die Temperatur wird um einige wenige Grad Celsius von 950 Grad Celsius auf 960 Grad Celsius angehoben. Der Ofen 90 wird Über elektrische Anschlußleitungen 92A gesteuert, um die angestrebten Temperaturänderungen zu erzielen. Während der Kristallisation wird das Substrat 88 mittels des Rohres 90 durch einen Elektromotor 84 gedreht. Die Temperatur wird nun abgesenkt und zwar von 960 Grad Celsius mit etwa 0,4 Grad Celsius pro Minute auf 915 Grad Celsius. Dabei wächst ein n-Bereich mit sich verringernder Bandspaltbreite aus.
Nun wird Aluminium Zink der Schmelze zugefügt und zwar mittels eines Zuteilers, der allgemein mit 96 bezeichnet ist und in Figur 4A noch einmal gesondert vergrößert und teilweise geschnitten dargestellt ist. Manohiaal ist es wünschenswert, die Temperatur um 2 oder 3 Grad Celsius anzuheben nachdem das Zink zugefügt ist. Der Zuteiler 96 weist eine Zutellerscheibe 98 auf, die drehbar in einem Gehäuse gelagert ist und eine Vielzahl von Aufnahmen 100 für einzelne Stücke des in die Schmelze einzugebenden Metalle aufweist. Diese Aufnahmen sind mit gleichem radialen Abstand zur Drehachse der Zutellereobeibe 98 angeordnet, die von außen mittels eines Handrades drehbar ist.
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In der Bahn der Aufnahmen 100 ist im Gehäuse ein Durchbruch Torgeseben» der in eine Röhre 104 mündet, die ihrerseits in das Eohr 90 mündet. Durch Drehen der Zuteilerscheibe 9S können die einzelnen Aufnahmen 100 mit der Röhre 104 in Flucht gebracht werden, so d&ß sie sich im freien Fall entleeren, und der Inhalt durch die Röhre 104 und von da durch das Rohr 90 in die Schmelze fällt. Man kann auf diese Weise durch Drehen an dem Handrad die vorher in die Aufnahmen 100 eingefüllten Metallportionen einzeln nacheinander in die Schmelze fallen lassen, und durch entsprechende Vorportionierungen in den einzelnen Aufnahmen 100 dafür sorgen, daß die für die gewünschten Zugaben erforderlichen Portionen zur Verfügung stehen.
Das Aluminium kann in elementarer Form oder als Anteil einer Legierung, zum Beispiel in Form von Gallium-Aluminium, zugegeben werden. Um eine gleichmäßig ansteigende Bandspaitbreite bei isotbermischer Auskristallisation zu erzielen, wurden in einem Fall bei $15 Grad Celsius Schmelzentemperatur 0f5 Milligramm Aluminium pro Minute in die oben angegebene Schmelze eingegeben. Um den Bereich mit konstanter Bandspaltbreite zu erzielen, ist es nötig, die Temperatur herabzusenken, während gleichzeitig Aluminium zugegeben wird. Dabei müssen dann sowohl die Geschwindigkeit, mit der die Temperatur absinkt als auch die Gesamtspanne um die die Temperatur absinkt, als auch die Gesamtmenge des Aluminiums und d^e Geschwindigkeit, mit der das Aluminium zugegeben wird, genau auf vorbestimmten werten eingehalten «erden.
Die tatsächlichen Werte für die genannten Größen, nämlich die Temperatur, die Geschwindigkeit mit der die Temperatur abnimmt, die Menge Aluminium und die Geschwindigkeit, mit der das Aluminium zugegeben wird, hängen von den übrigen Parametern ab, mit der das gesamte Verfahren betrieben wird. Zum Beispiel ist es für die benötigte Aluminium-Menge wichtig, wie gut der Behälter 80 gegen die äußere Saueratoffatmospbäre abgeschlossen
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ist und wie gut der Sauerstoffgetter in dem Deckel 86 arbeitet, denn jedes Quantum freier Sauerstoff in dem System kann das Aluminium angreifen und eine entsprechende Fortion unwirksam für den angestrebten Zweck machen. Es ist auch wichtig, wie man das Aluminium in die Schmelze eingibt, ob in elementarer Form oder als Komponente einer Legierung,
und es ist auch wichtig, mit welcher Geschwindigkeit das Aluminium in der Schmelze schmilzt. All diese Gesichtspunkte gehen bei der Berechnung der Zugaberate für das Aluminium ein. Ss hat sich auch gezeigt, daß die Bandspaltbreite des auskristallisierten Materials davon abhängt, ob beim Auskristallisieren das Rohr 90 und damit das Substrat 88 mittels des Motors 94 gedreht wurde oder nicht.
Die Erfindung wurde in Verbindung mit einer Legierung aus GaIIiUm7ArSOn und Aluminium als Halbleitermaterial beschrieben. Sie ist aber auf solche Legierungen nicht beschränkt. Die Dioden nach der Erfindung können auch auf andere Weise hergestellt werden, zum Beispiel indem die p-n-Verbindung nicht während des epitaktischen Wachstumsprozesses, sondern durch Diffusion in dem bereits gewachsenen Kristall erzeugt wird. Man kann auch die Dotierung später durch Diffusion vornehmen.
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Claims (1)

  1. 204Β9Λ3 ft
    9. September 1970
    P 15 912 / YO 969 005
    AHSfRi)GHE
    1. Elektrolumineszenter Halbleiter, gekennzeichnet durcb einen legierten Halbleiterkristall, der an gegenüberliegenden Stirnflächen ( 19, 21 ) ait obmscben Kontakten ( 18, 20 ) belegt ist und au dessen eine Stirnfläche ( 21 ) ein η-Bereich ( 14 ) und an dessen andere Stirnfläche ( 19 ) ein p-Bereicn ( 12 )' angrenzt, welche Bereiche an einer pn-Verbindung ( 16 ) aneinanderstoßen und daß die Bandepaltbreite.. ( Sg ) zwischen Leitfähigkeits oand und Valenzband in einem an die pn-Verbindung angrenzenden Grenzbereich (12 A) des p-Bereichs einen Miniaalwert hat.
    2. Halbleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sandspaltbreite ( Bg ) im ganzen Grenzbereich ( 12 A ) in dem Rekombinationen stattfinden, den gleichen Wert hat.
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    /P 15 912
    3. Halbleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandspaltbreite ( Eg ) vom Minimalwert nach beiden Stirnseiten ( 19» 21 ) hin zunimmt.
    4. Halbleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine besonders steile Zunahme ( 32 A, 32 B ) der Bandspaltbreite ( Eg ) dicht neben dem Grenzbereich ( 12 A ) in dem Rekombination stattfindet eine Reflektionsfläche fUr die optische Rekombinationsstrahlung gebildet ist.
    5. Halbleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektionsfläche auf der der die Rekombinationsstrahlung abstrahlenden Stirnseite ( 19· 21 ) gegenüberliegenden Seite des Grenzbereichs (12A) liegt (Figur 1 D, 1 E).
    6. Halbleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Halbleiter-Kristallegierung aus Arsen, Gallium und Aluminium.
    7. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche durch epitaktisebes Auskrietallisieren aus einer Legierungsschmelze, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskristallisation von der einen Stirnseite ausgehend erfolgt und daß die Bandspaltbreitenänderung durch Zugabe von Legierungskomponenten während der Auskristallisation in die Schmelze eingestellt wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Areen-Gallium-Aluminium-Legierung zunächst unter Zugabe von Verunreinigungen des Leitfähigkeitetyps η der n-Bereich auskristallisiert wird, wobei die Schmelze durch
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    die Auskristallisierung an Aluminium verarmt und an Gallium angereichert wird, wodurch die Bandspaltbreite mit fortlaufender Auskristallieation abnimmt und daß dann die Bandspaltbreite konstant gehalten und anschließend wieder vergrößert wird durch Zugabe von Aluminium in die Schmelze während des Auskristallisierens und daß Verunreinigungen des Leitfihigkeitstyps ρ zugegeben werden, ehe die Bandspaltbreite von ihrem Minimalwert wieder ansteigt.
    9· Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 zur Herstellung eines Halbleiters nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektionsfläche durch einmalige Zugabe einer größeren Portion von Aluminium in die Schmelze erzeugt wird.
    10. Verfahren nach Anspruch 7 und 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine Reflektionsfläche im η-Bereich erzeugt wird, indem in Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 8 bei der Auekristallisation von der Stirnfläche des p~Berelchs ausgegangen wird und daß zunächst Verunreinigungen des Leitfähigkeitstyps ρ zugegeben werden und daß die Verunreinigungen des Leitfäbigkeitstyps η erst zugegeben werden, nachdem die Bandspaltbreite ihren Minimalwert bereits erreicht bat (Figur 1 E).
    11. Vorrichtung zur Ausübung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bestehend aus einer evakuierbaren Kammer ( 80 ) in der ein Schmelztiegel ( 84 ) untergebracht ist, der mit einem Ofen ( 92 ) auf vorbestimmte Temperaturen beheizbar let, dadurch gekennzeichnet, daß ein in den Schmelztiegel mündendes Rohr ( 90 ) vorgesehen ist, das aus dem Gehäuse ( 80 ) herausgeführt ist und an einen Zuteiler ( 96 ) angeschlossen ist zum Einführen vorportionierter Legierungskomponenten in die Schmelze während des epitaktisohen Auskristallislerene.
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    12. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß am freien, in den Schmelztiegel ( 84 ) mündenden Ende des Rohres ( 90 ) ein Halter für ein Substrat ( 83 ) angebracht ist, auf dem der Halbleiter wachsen kann.
    13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr ( 90 ) längs verschieblich ist.
    14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsan-8prücbe, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr Über einen an dem aus der Kammer ( 80 ) herausragenden Ende des Rohres angreifenden Antrieb ( 94 ) um seine Längsachse routierend, antreibbar ist.
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