DE2309146C3 - Photosensitive semiconductor device - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine lichtempfindliche Halbleitervorrichtung mit einer lichtdurchlässigen Metallschicht, einer lichtdurchlässigen ersten Halbleiterschicht eines bestimmten Leitungstyps, die mit der Metallschicht leitend verbunden ist, einer zweiten Haibleiterschicht des gleichen Leitungstyps, einer Elektrode, die mit der zweiten Haibleiterschicht leitend verbunden ist, und einer zwischen der ersten und der zweiten Haibleiterschicht angeordneten Sperrschicht, die zusammen mit den Halbleiterschichten den Strom zwischen der Metallschicht und der Elektrode als Funktion des einfallenden Lichtes, das die Metallschicht und die erste Haibleiterschicht durchdringt, begrenzt.The invention relates to a photosensitive semiconductor device with a translucent metal layer, a translucent first semiconductor layer of a certain conductivity type, which is conductively connected to the metal layer, a second Semiconductor layer of the same conductivity type, an electrode that is conductive with the second semiconductor layer is connected, and a barrier layer arranged between the first and the second semiconductor layer, which together with the semiconductor layers the current between the metal layer and the electrode as a function of the incident light that penetrates the metal layer and the first semiconductor layer, limited.

Aus der DT-AS 1 100817 ist eine Halbleitervorrichtung dieser Art mit einem Körper mit wenigstens drei Zonen, zwei halbleitenden Zonen und einer angrenzenden Zone aus elektrisch polarisierbarem Material, und Kontaktelektroden zum Anlegen eines elektrischen Spannungsunterschiedes zwischen den halbleitenden Zonen bekannt, bei der in dem Körper wenigstens zwei halbierende Zonen durch eine Zone aus elektrisch permanent polarisierbarem Material voneinander getrennt sind und die Kontakteiektroden zum Anlegen eines elektrischen Spannungsunterschiedes zwischen den zwei Halbleiterzonen ausgebildet sind und einen Stromweg im Körper bestimmen, der von der einen Halbleiterzone über die Zone aus elektrisch polansierbarem Material in die andere Halbleiterzone übergeht.From DT-AS 1 100817 a semiconductor device of this type is known with a body with at least three zones, two semiconducting zones and an adjoining zone made of electrically polarizable material, and contact electrodes for applying an electrical voltage difference between the semiconducting zones at least two bisecting zones are separated from each other by a zone made of electrically permanently polarizable material and the contact electrodes are designed to apply an electrical voltage difference between the two semiconductor zones and determine a current path in the body that goes from the one semiconductor zone via the zone made of electrically polarizable material into the other semiconductor zone passes over.

Die bekannte Halbleiteranordnung ist fur Anwendungen in elektrischen Schaltungen, insbesondere denjenigen, in denen Gleichrichtung von Wechsel-The known semiconductor device is for applications in electrical circuits, in particular those in whom rectification of alternating

strom während längerer oder kürzerer Zeit erwünscht ist, geeignet und kann aus einer Metallschicht, einer Haibleiterschicht eines bestimmten Leitfähigkeitstyps, die mit der Metallschicht leitend verbunden ist, einer weiteren Haibleiterschicht des gleichen Leitfähigkeitstyps, einer Elektrode, die mit der weiteren Haibleiterschicht leitend verbunden ist, und einer Sperrschicht, die zwischen den beiden Halbleiterschichten angeordnet ist, aufgebaut sein.current is desired for a longer or shorter period of time, suitable and can consist of a metal layer, a Semiconductor layer of a certain conductivity type, which is conductively connected to the metal layer, another semiconductor layer of the same conductivity type, an electrode which is conductively connected to the further semiconductor layer, and one Barrier layer, which is arranged between the two semiconductor layers, be constructed.

Aus der DT-AS 1213 539 ist ferner ein Strahlungsmeßgerät bekannt, das eine von der eintretenden Strahlung zuerst getroffene strahlungsdurchlässige leitende Schicht, eine Haibleiterschicht eines bestimmten Leitfähigkeitstyps, die mit der von der Strahlung zuerst getroffenen Schicht leitend verbunden ist, eine weitere Haibleiterschicht vom gleichen Leitfähigkeitstyp, eine Elektrode, die mit der weiteren Haibleiterschicht leitend verbunden ist und eine Sperrschicht aufweist, die zwischen den beiden Halbleiterschichten angeordnet ist.From the DT-AS 1213 539 a radiation measuring device is also known that one of the incoming Radiation first hit a radiation-permeable conductive layer, a semiconductor layer of a certain Conductivity type that is conductively connected to the layer first hit by the radiation is another semiconductor layer of the same conductivity type, an electrode that is connected to the other Semiconductor layer is conductively connected and has a barrier layer between the two semiconductor layers is arranged.

Aus der US-PS 2 981 777 ist des weiteren eine Cadmiumsulfid-Sperrschicht2:elle bekannt, die in der Lage ist, Sonnenenergie direkt in elektrische Energie umzuwandeln. In der Patentschrift wird angegeben, daß für gleichrichtende Übergangszonen, die sich an den Berührungsstellen von Metallen mit Halbleitern ausbilden, bei n-leitfähigcn Halbleitern Metalle mit hoher Elektronenablösearbeit, insbesondere Gold, Platin und Silber gut geeignet sind.US Pat. No. 2,981,777 also discloses a cadmium sulfide barrier layer2: elle known, which is able to convert solar energy directly into electrical energy. In the patent it is stated that for rectifying transition zones that are attached to the Form contact points of metals with semiconductors, with n-conductive semiconductors metals with high Electron stripping work, especially gold, platinum and silver are well suited.

Es sind schließlich auch bereits sogenannte Photoleiter-Vorrichtungen bekannt, die eine Stromverstärkung entsprechend dem einfallenden Licht ermöglichen. Kennzeichnend für diese Vorrichtungen i,st eine photoleitfähige Schicht, deren spezifischer Widersland sich mit der Intensität des einfallenden LichtesFinally, there are also so-called photoconductor devices known, which allow a current amplification according to the incident light. These devices are characterized by a photoconductive layer, their specific contradiction with the intensity of the incident light

/6₅ ändert. Im Unterschied zu den bekannten lichtempfindlichen Vorrichtungen, die einen durchfließenden Strom an einer Übergangszone oder an einer Grenzfläche modulieren, beruht die Strommodulation in/ 6 ₅ changes. In contrast to the known light-sensitive devices that modulate a current flowing through at a transition zone or at an interface, the current modulation is based on

Photoleiter-Vorrichtungen auf einem lichtempfindlichen Effekt, der sich über die gesamte photoleitfähige Schicht erstreckt.Photoconductor devices on a photosensitive Effect that extends over the entire photoconductive Layer extends.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine lichtempfindliche Halbleitervorrichtung anzugeben, die hohe Empfindlichkeit und großes Verstärkungsvermögen aufweist und die bei niedrigen angelegten Spannungen in Durchlaßrichtung betrieben werden kann.The object of the invention is to provide a photosensitive semiconductor device which has high sensitivity and has large amplification capability and that at low applied voltages can be operated in the forward direction.

Diese Aufgabe wird bei einer lichtempfindlichen Halbleitervorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sperrschicht aus einem Sensibilisierungsfarbstoff besteht, der an seiner Grenzfläche gegenüber mindestens einer der Halbleiterschichten eine Oberflächenphotospannung von mindestens 0,1 Volt aufweist.This object is achieved according to the invention in a photosensitive semiconductor device of the type mentioned at the outset solved in that the barrier layer consists of a sensitizing dye, the its interface with at least one of the semiconductor layers has a surface photovoltage of at least 0.1 volts.

Die Zeichnungen und die Beispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigtThe drawings and the examples are provided for more detailed information Explanation of the invention. It shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer lichtempfindlichen Vorrichtung,1 shows a schematic representation of a light-sensitive device,

Fig. 2 eine schematische Schaltskizze,
Fig. 3 ein Diagramm, in dem für drei verschiedene Beleuchtungsstärken der Strom gegen die Spannung aufgetragen ist,Fig. 2 is a schematic circuit diagram,
3 shows a diagram in which the current is plotted against the voltage for three different illuminance levels,

Fig. 4 und 5 Diagramme, in denen fur zwei verschiedene Beleuchtungsstärken die elektrische Leitfähigkeit gegen die Spannung aufgetragen ist,Figs. 4 and 5 are diagrams in which for two different Illuminance the electrical conductivity is plotted against the voltage,

Fig. 6 ein Diagramm, in dem für drei verschiedene Beleuchtungsstärken der Strom gegen die Spannung aufgetragen ist,6 shows a diagram in which, for three different illuminance levels, the current versus the voltage is applied,

Fig. 7 ein Diagramm, in dem die elektrische Leitfähigkeit gegen die Spannung aufgetragen ist.Fig. 7 is a diagram in which the electrical conductivity is plotted against the voltage.

Fig. 8,9 und 10 Diagramme, in denen für drei verschiedene Beleuchtungsstärken der Strom gegen die Spannung aufgetragen ist,8, 9 and 10 diagrams in which for three different Illuminance the current is plotted against the voltage,

Fig. 11 ein Diagramm in logarithmischem Maßstab, in dem die Stromdichte gegen die Beleuchtungsstärke aufgetragen ist.11 is a graph on a logarithmic scale in which the current density versus the illuminance is applied.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte lichtempfindliche Vorrichtung 1 ist nicht maßstabgerecht, sondern insbesondere bezüglich ihrer Breite vergrößert dargestellt. Sie besteht aus der Elektrode 3, die sich mit der Oberfläche 5 der Halbleiterschicht in elektrisch !eitfähigem Kontakt befindet, der Sperrschicht 9, deren Oberfläche 11 sich mit der Halbleiterschicht 7 in Kontakt befindet, der Halbleiterschicht 13. der Metallschicht 15 und der Elektrode 19. Die lichtdurchlässige Metallschicht 15 bildet mit der Halbleiterschicht 13 eine elektrisch leitfähige Grenzschicht 17, die vorzugsweise eine gleichrichtende Übergangszone darstellt. Die Metallschicht 15 steht mit der Elektrode 19 in elektrisch leitendem Kon'akt. Die lichtempfindliche Vorrichtung 1 wird in einen elektrischen Stromkreis eingeschaltet, wie er durch die Leitungen 21 und 23, die an die Elektroden 3 bzw. 19 angeschlossen sind, schematisch dargestellt ist. Vorzugsweise wird die Vorrichtung in einen Stromkreis eingeschaltet, der eine Gleichstrom-Vorspannung liefert, es kann jedoch auch eine Wechselstrom-Vorspannung angewendet werden. Bildet die Grenzschicht 17 zwischen der Metallschicht 15 und der Halbleiterschicht 13 eine gleichrichtende Verbindungszone, so muß die Ubergangszone in Vorwärtsrichtung vorgespannt werden. Ist eine Wechselstrom-Vorspannung vorgesehen, so muß die Übergangszone nur über einen Teil eines Zyklus in Vorwar tsrichtung vorgespannt sein. Bilden die Metallschicht 15 und die Halbleiterschicht 13 keine gleichrichtende Übergangszone, so ist die Polarität der angelegten Spannung unwesentlich, da die Vorrichtung in beiden Vorspannungsrichtungen anspricht, als ob sie in Vorwärtsrichtung vorgespannt wäre.
Die Vorrichtung wird vorzugsweise durch Anlegen einer solchen Spannung in Vorwärtsrichtung vorgespannt, die geringer ist als die Potentialdifferenz zwischen den Leitungs- und Valenzbändern der in der Vorrichtung vorhandenen Halbleiterschichten. Vorzugsweise werden Vorspannungen in Vorwärtsrichtung von 0,5 bis 2,0 Volt angewendet, obwohl in Abhängigkeit von den jeweils verwendeten Halbleiterschichten der Spielraum für die Vorspannung auch etwas größer sein kann.The light-sensitive device 1 shown schematically in FIG. 1 is not to scale, but is shown enlarged in particular with regard to its width. It consists of the electrode 3, which is in electrically conductive contact with the surface 5 of the semiconductor layer, the barrier layer 9, the surface 11 of which is in contact with the semiconductor layer 7, the semiconductor layer 13 of the metal layer 15 and the electrode 19. The transparent metal layer 15 forms with the semiconductor layer 13 an electrically conductive boundary layer 17, which preferably represents a rectifying transition zone. The metal layer 15 is in electrically conductive contact with the electrode 19. The photosensitive device 1 is switched into an electrical circuit, as is shown schematically by the lines 21 and 23 which are connected to the electrodes 3 and 19, respectively. Preferably, the device is placed in a circuit which provides a DC bias, but an AC bias can also be used. If the boundary layer 17 between the metal layer 15 and the semiconductor layer 13 forms a rectifying connection zone, the transition zone must be biased in the forward direction. If an alternating current bias is provided, the transition zone need only be biased in advance for part of a cycle. If the metal layer 15 and the semiconductor layer 13 do not form a rectifying transition zone, the polarity of the applied voltage is immaterial since the device responds in both bias directions as if it were biased in the forward direction.
The device is preferably forward biased by applying such a voltage that is less than the potential difference between the conduction and valence bands of the semiconductor layers present in the device. Preferably, forward bias voltages of 0.5 to 2.0 volts are used, although the margin for the bias voltage may be somewhat greater depending on the particular semiconductor layers used.

Solange die Strahlungsinenge, die die Sperrschicht 9 der in Vorwärtsrichtung vorgespannten strahlungsempfindlichen Vorrichtung erreicht, begrenzt ist, können nur sehr geringe Ströme durch die Vorrichtung fließen. Die Arbeitsweise der lichtempfindlichen Vorrichtung kann folgendermaßen erklärtAs long as the amount of radiation that the barrier layer 9 of the forward biased radiation sensitive device is limited is, only very small currents can flow through the device. The working of the photosensitive Device can be explained as follows

ao werden: Die Halbleiterschicht 7 und die Halbleiterschicht 13 weisen genügend Verunreinigungen auf. so daß durch den Transport der Majoritätsladungstrager in Gegenwart des elektrischen Feldes, das durch die an die Elektroden der Vorrichtung angelegte Vor-ao become: The semiconductor layer 7 and the semiconductor layer 13 have enough impurities. so that by the transport of the majority cargo carrier in the presence of the electric field generated by the voltage applied to the electrodes of the device

«5 spannung in Vorwärtsrichtung erzeugt wird, eine Stromleitung ermöglicht wird. Die Sperrschicht ist jedoch derart beschaffen, daß sie zu Beginn in Abwesenheit einfallender Strahlung die Majoritätsladungsträger aus den angrenzenden Teilen der Halbleiterschichten wirksam cinfängt.«5 voltage is generated in the forward direction, a Power line is enabled. The barrier, however, is such that it is absent at the beginning incident radiation, the majority charge carriers from the adjacent parts of the semiconductor layers effectively catches.

Es wird angenommen, daß durch das Vorhandensein der Sperrschicht infolge ihrer anfänglichen Affinität gegenüber den Majoritätsladungsträgern die daran angrenzenden Grenzflächen der beiden HaIbleiterschichten bis zu einem gewissen Grade an diesen Ladungsträgern verarmen. Die Sperrschicht weist dann eine Gesamtladung auf. d;ie hinsichtlich Polarität und Größe derjenigen der eingefangenen Majoritatsladungsträgerentspricht. Die Sperrschicht erzeugt dadurch an den Grenzflächen der Halbleiterschichten bis in die verarmten Schichten hinein eine Raumladung. Die Raumladung liefert aiuf wirksame Weise ein Sperrpotential, das sich in die verarmten Bereiche der Halbleiterschichten hinein erstreckt, die die Majoritätsladungsträger abstoßen, die sonst unter dem Einfluß der außen angelegten Spannung durch die HaIbleiterschichten zwischen der Elektrode 3 und der Metallschicht 15 transportiert wurden.It is believed that the presence of the barrier layer is due to its initial affinity compared to the majority charge carriers, the adjacent interfaces of the two semiconductor layers to a certain extent become impoverished of these charge carriers. The barrier layer has then a total charge. d; ie, with regard to polarity and size, corresponds to that of the captured majority charge carriers. The barrier layer thereby generates a space charge at the interfaces of the semiconductor layers right into the depleted layers. The space charge effectively provides a blocking potential that extends into the depleted areas of the Semiconductor layers extending into it, which are the majority charge carriers repel that otherwise under the influence of the externally applied voltage through the semiconductor layers were transported between the electrode 3 and the metal layer 15.

Die Sperrschicht 9 verhält sich, da sie durch die anThe barrier layer 9 behaves as it is through the

so Majoritatsladungstragern verarmten Teile der Halbleiterschichten von der Elektrode 3 und der Metallschicht 15 getrennt ist, so, als oh sie an einer Spannung läge, die nicht zwischen derjenigen der Metallschicht und der Elektrode 3 liegen mußso majority carriers impoverished parts of the semiconductor layers is separated from the electrode 3 and the metal layer 15, as if they were at a voltage would not lie between that of the metal layer and the electrode 3 must lie

Wird die Vorrichtung bestrahlt, wie es durch die Pfeile 25 schematisch dargestellt ist. so durchdringt die Strahlung die Metallschicht 15 und die HalbleitersdiiLht 13 und trifft auf die Sperrschicht 9 auf und dringt in die Halbleiterschicht 7 bis zu einer Tiefe ein, die dem reziproken Wert des Absorptionskoeffizienten des die Halbleiterschicht bildenden Halbleitermaterials entspricht. Eine sehr geringe Menge einer auf die Sperrschicht auftreffenden Strahlung erzeugt einen großen Stromanstieg zwischen den Elektroden 3 und 19 und in den Leitungen 21 und 23 des äußeren Stromkreises.If the device is irradiated as indicated by the Arrows 25 is shown schematically. so pervasive the radiation the metal layer 15 and the semiconductor film 13 and strikes the barrier layer 9 and penetrates into the semiconductor layer 7 to a depth that of the reciprocal value of the absorption coefficient of the semiconductor material forming the semiconductor layer is equivalent to. A very small amount of radiation striking the barrier creates one large increase in current between electrodes 3 and 19 and in lines 21 and 23 of the outer Circuit.

Es wird angenommen, daß durch die absorbierte einfallende Strahlung der an die Sperrschicht angren-It is assumed that the absorbed incident radiation causes the

zende Bereich an eingefangenen Majoritätsladungsträgern verarmt. Es wird ferner angenommen, daß die eingefangenen Majoritätsladungsträger durch innerhalb der Halbleiterschichten durch die absorbierte einfallende Strahlung erzeugte Minoritätsladungsträger neutralisiert werden. Die Minoritätsladungsträger weisen dabei eine der Raumladung entgegengesetzte Polarität auf und werden deshalb von der Sperrschicht angezogen. Der physikalische Effekt kann als Verminderung der Raumladung und eine daraus resultierende Herabsetzung des Sperrpotentials angesehen werden. Bei vermindertem Sperrpotential fließen deshalb die Majoritätsladungsträger zwischen der Elektrode 3 und der Metallschicht 15.Area of trapped majority carriers depleted. It is also believed that the trapped majority charge carriers through within the semiconductor layers through the absorbed incident radiation generated minority charge carriers are neutralized. The minority carriers have a polarity opposite to that of the space charge and are therefore removed from the barrier layer attracted. The physical effect can be seen as a reduction in space charge and a resultant Reduction of the blocking potential should be considered. Flow when the blocking potential is reduced therefore the majority charge carriers between the electrode 3 and the metal layer 15.

Die Halbleiterschichten können n- oder p-leitend und entweder mono- oder polykristallin sein und einen bekannten Aufbau haben. Vorzugsweise werden zur Herstellung der Schichten Halbleiterverbindungen von Elementen aus den Gruppen II und VI des Periodischen Systems der Elemente, wie Cadmiumsulfid, Cadmiumselenid und Zinkoxid, verwendet. Es können jedoch auch Halbleiterverbindungen von Elementen der Gruppen III und V des Periodischen Systems der Elemente, wie Galliumarsenid verwendet werden. Vorzugsweise werden zur Herstellung der beiden Halbleiterschichten die gleichen Halbleiterverbindungen verwendet.The semiconductor layers can be n- or p-conductive and either mono- or polycrystalline and one known structure. Semiconductor compounds are preferably used to produce the layers of elements from groups II and VI of the Periodic Table of the Elements, such as cadmium sulfide, Cadmium selenide and zinc oxide are used. However, semiconductor compounds of elements can also be used of Groups III and V of the Periodic Table of the Elements, such as gallium arsenide used will. The same semiconductor compounds are preferably used to produce the two semiconductor layers used.

Da die Halbleiterschicht 7 weder monokristallin noch für Strahlung durchlässig sein muß, kann ihre Dicke sehr verschieden sein. Vorzugsweise weist die Halbleiterschicht 7 eine Dicke auf, die etwas größer ist als die Dicke der »Verarmungsschicht«, die bei der Verwendung der lichtempfindlichen Vorrichtung gebildet wird, obwohl dies nicht erforderlich ist. Die Verarmungsschicht ist in der Regel einige 1000 A dick und ihre Dicke liegt oftmals bei 100 bis 10000 Ä, je nach der Konzentration der Verunreinigungen in der Halbleiterschicht 13 und je nach der verwendeten Sperrschicht. Die Halbleiterschicht 13 ist vorzugsweise polykristallin. Die Dicke der Halbleiterschicht 13 ist derart, daß die auf treffende Strahlung bis zur Sperrschicht 9 durchdringen kann Vorzugsweise ist die Dicke der Halbleiterschicht 13 geringer als der reziproke Wert des Absorptionskoeffizienten des Halbleitermaterials, aus dem sie besteht. Für II-VI-Halbleitermaterialien, wie Cadmiumsulfid, weist die Halbleiterschicht vorzugsweise eine Dicke von 25 bis 70 A auf, sie kann jedoch bis zu 500 A dick sein, ohne daß dadurch die durchfallende Strahlung übermäßig geschwächt wird.Since the semiconductor layer 7 does not have to be monocrystalline or transparent to radiation, its Thickness can be very different. The semiconductor layer 7 preferably has a thickness which is somewhat greater is called the thickness of the "depletion layer" formed when the photosensitive device is used although it is not required. The depletion layer is usually a few 1000 Å thick and their thickness is often 100 to 10,000 Å, depending on the concentration of the impurities in the semiconductor layer 13 and depending on the barrier layer used. The semiconductor layer 13 is preferable polycrystalline. The thickness of the semiconductor layer 13 is such that the incident radiation up to Barrier layer 9 can penetrate. Preferably, the thickness of the semiconductor layer 13 is less than that reciprocal value of the absorption coefficient of the semiconductor material of which it is made. For II-VI semiconductor materials, such as cadmium sulfide, the semiconductor layer preferably has a thickness of 25 to 70 A, but it can be up to 500 A thick without the penetrating radiation being excessive is weakened.

Bei den erfindungsgemäß zur Erzeugung der Sperrschichten verwendeten Farbstoffen handelt es sich um soiehe, die aus den Kalblciterschichten Majoritätsladungsträger akzeptieren und die Majoritätsladungsträger als Funktion der absorbierten einfallenden Strahlung abgeben können. Vorzugsweise weisen die Sensibilisierungsfarbstoffe eine meßbare Oberflächenphotospannung von mindestens 0,5 Volt auf.In the case of the invention for producing the barrier layers The dyes used are the majority charge carriers from the layers of calcium carbonate and accept the majority carriers as a function of the incident absorbed Can emit radiation. Preferably the sensitizing dyes have a measurable surface photovoltage of at least 0.5 volts.

Der hier verwendete Ausdruck »Ohertlächen-Photmpannung« bezieht sich auf die Änderung der Kontaktpotentialdiffcrenz, die auftritt, wenn eine Schicht aus einem Sensibilisierungsfarbstoff, die auf einer Halbleiteroberfläche vorhanden ist, zuerst dunkel ist und dann einer aktinischen Strahlung ausgesetzt wird. Die Kortaktpotentialdifferenz ist die Differenz zwischen dem Potential auf der Oberfläche der Halbleiterschicht in Kontakt mit der Sperrschicht und der Masse der Halhleitcrschicht. Sperrschichten, die mit η-leitenden Halbleiterschichten verwendet werden können, sind solche, die Elektronen akzeptieren und einfangen, so daß die Kontaktoberfläche der Halbleiterschicht negativer wird als die übrige Masse derThe term used here "Ohertlächen-Photmpension" refers to the change in contact potential difference that occurs when a layer is applied from a sensitizing dye present on a semiconductor surface is dark at first and then exposed to actinic radiation. The cortex potential difference is the difference between the potential on the surface of the semiconductor layer in contact with the barrier layer and the Mass of the semiconductor layer. Barriers that come with η-conductive semiconductor layers that can be used are those that accept electrons and capture, so that the contact surface of the semiconductor layer is more negative than the rest of the mass of the

S Halbleiterschicht. Andererseits sind Sperrschichten, die mit p-leitenden Halbleiterschichten verwendet werden können, solche, die Elektronen abgeben und somit wirksam Fehlstellen (Löcher) wegfangen, so daß das Potential an der Kontaktoberfläche der Halblei-S semiconductor layer. On the other hand, barrier layers are used with p-type semiconductor layers can be, those that give off electrons and thus effectively trap voids (holes), so that the potential at the contact surface of the semiconductor

ίο terschicht positiver ist als in dem übrigen Teil der Schicht. Bei der Bestrahlung werden die Sperrschichten für n-leitende Halbleiterschichten weniger negativ und erzeugen weniger negative Kontaktpotentiale, während Sperrschichten für p-leitende Halbleiterschichten weniger positiv werden und weniger positive Kontaktpotentiale erzeugen.ίο layer is more positive than in the rest of the Layer. During the irradiation, the barrier layers for n-conducting semiconductor layers become less negative and generate less negative contact potentials, while barrier layers for p-type semiconductor layers become less positive and generate less positive contact potentials.

Ein geeignetes Verfahren zur Bestimmung der Kontaktpotentialdifferenzen, das zur Bestimmung der Oberfl ächenphotospannungen der erfindungsgemäß verwendeten Sperrschichten angewandt werden kann, wird in der Arbeit »Contact Potential Measurements on clean CdS Surfaces«, von C. L. Balestra und H. C. Gatos, veröffentlicht in »Surface Science«, Band 28, Seiten 563 bis 568 (1971), beschrieben.A suitable method for determining the contact potential differences that is used to determine the Surface photovoltages according to the invention used barriers is in the work »Contact Potential Measurements on clean CdS Surfaces ", by C. L. Balestra and H. C. Gatos, published in" Surface Science ", volume 28, pp. 563-568 (1971).

Ein zur Bestimmung der Oberflächenphotospannungbevorzugt angewendetes Verfahren ist beispielsweise das folgende: Ein der Halbleiterschicht entsprechendes Halbleiterelement, das zur Herstellung einer strahlungsempfindlichen Vorrichtung verwendet werden soll, wird in einer Vakuumkammer über einem Behälter mit einem sublimierbaren Stoff für die Erzeugung der Sperrschicht und in der Nähe einer vibrierenden Bezugselektrode, vorzugsweise aus Gold oder Platin, befestigt. Die Sperrschicht wird dann auf einer Oberfläche des Halbleiterelementes in praktisch monomolekularer Schicht niedergeschlagen, wobei eine Oberfläche des Halbleiterelementes praktisch vollständig bedeckt wird, während die Bezugselektrode von dem Sperrschichtmaterial freigehalten wird.One preferred for determining surface photovoltage The method used is, for example, the following: One corresponding to the semiconductor layer Semiconductor element used to manufacture a radiation sensitive device is supposed to be in a vacuum chamber over a container with a sublimable substance for the generation the barrier layer and near a vibrating reference electrode, preferably made of gold or platinum. The barrier layer is then in place on a surface of the semiconductor element deposited monomolecular layer, with a surface of the semiconductor element practically completely covered while the reference electrode is kept free of the barrier material.

Die Kontaktpotentialdifferenz zwischen der Bezugselektrode und der Sperrschicht wird dann nach dem Verfahren wie es in der erwähnten Arbeit beschrieben ist, bestimmt, während die Sperrschicht dunkel ist und nachdem die Sperrschicht der Einwirkung vonThe contact potential difference between the reference electrode and the barrier layer is then applied following the procedure as described in the mentioned work is determined while the barrier is dark and after the barrier has been exposed to

Strahlung ausgesetzt worden ist. Die Änderung der Kontaktpotentialdifferenz liefert ein direktes Maß für die Oberflächenphotospannung.Has been exposed to radiation. The change in the contact potential difference provides a direct measure for the surface photovoltage.

Die Sperrschichten können aus bekannten Sensibilisierungsfarbstoffen, wie Pyrylium- und Thiapyryli-The barrier layers can be made from known sensitizing dyes, such as pyrylium and thiapyryli

umfarbstoffen, Cyanin- und Merocyaninfarbstoffen, Monomethincyaninfarbstoffen, nitrosubstituierten Cyaninfarbstoffen, Pyryliumcyaninfarbstoffen, Pyrrolfarbstofen, Pyrimidindionfarbstoffen, Imidazopyridin- oder Imidazothiazolfarbstoffen, Pyrrolo(2,3-b)chinoxalinfarbstoffen, nitrosubstituierten, von Carbazol abgeleiteten Farbstoffen, Triarylmethanfarbstoffe^wieRhodaminBundKristallviolettDiarylmethanfarbstoffen, Azinfarbstoffen, wie Phenosafranin. Anthrachinonfarbstoffen, Formazanfarbstoffen, Azofarbstoffe^, Acridinfarbstoffen, Xanthenfarbstoffen, Phthaleinfarbstoffen sowie Farbstoffgemischen, bestehen. Vorzugsweise werden solche Sensibilisierungsfarbstoffe verwendet, von denen bekannt ist, daß sie sensibilisierende Verbindungen fur photoleitfähige Verbindungen darstellen. So können beispielsweise Sensibilisierungsfarbstoffe für Il-VI-Photolciter verwendet werden, die auf II-VI-Halblciterschichtcn ausgezeichnete Oberflächenphotospannun-green dyes, cyanine and merocyanine dyes, monomethine cyanine dyes, nitro-substituted Cyanine dyes, pyrylium cyanine dyes, pyrrole dyes, pyrimidinedione dyes, imidazopyridine or imidazothiazole dyes, pyrrolo (2,3-b) quinoxaline dyes, nitro-substituted, of Carbazole-derived dyes, triaryl methane dyes such as rhodamine and crystal violet diaryl methane dyes, Azine dyes, such as phenosafranine. Anthraquinone dyes, formazan dyes, Azo dyes ^, acridine dyes, xanthene dyes, phthalein dyes and dye mixtures, exist. It is preferable to use those sensitizing dyes known is that they are sensitizing compounds to photoconductive compounds. For example Sensitizing dyes for II-VI photociter are used which are based on II-VI half-liter layers excellent surface photovoltaic

gen liefern. Beispiele für Sensibilisierungsfarbstoffe,gen deliver. Examples of sensitizing dyes,

die zu, den obenerwähnten Kategorien gehören, sindbelonging to the categories mentioned above are

' solche, wie sie beispielsweise aus den US-PS'Such as, for example, from the US-PS

.3 597196, 3141770, 3250615, 3565 616, 3 542548, 3565615, 3579346, 3560207, 3560208, 3549362,.3 597196, 3141770, 3250615, 3565 616, 3 542548, 3565615, 3579346, 3560207, 3560208, 3549362,

f 3 54254'8, 3549331, 2610120, 2670286, 2670287,f 3 54254'8, 3549331, 2610120, 2670286, 2670287,

'2732301, 3Π0591, 3128179 und 3121008 sowie aus der.GB-PS 964873 und den BE-PS 695366 und 705117.^bekannt sind.'2732301, 3Π0591, 3128179 and 3121008 as well as from .GB-PS 964873 and BE-PS 695366 and 705117. ^ are known.

1 Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Sperrschicht eine monomo-ί lekulare Schicht. Die Schichtdicke kann bis zu etwa ^r-5 Moleküle betragen. Die Sperrschicht muß dabei jnicht über die gesamte Oberfläche 11 ausgebreitet 1 scm, damit eine strahlungsabhängige Stromverstär-' kung bewirkt wird. Eine Stromverstärkung kann be-ί reits dann erreicht werden, wenn nur auf 1 % dieser großen Oberfläche eine Sperrschicht erzeugt worden • ist Zweckmäßig bedeckt die Sperrschicht jedoch mini destens 25% der Oberfläche der Halbleiterschicht. [ Vorzugsweise bedeckt die Sperrschicht praktisch gleichförmig die gesamte große Oberfläche der Halbleiterschicht 7 bzw. 13.1 According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the barrier layer is a monomolecular layer. The layer thickness can be up to about ^r -5 molecules. The barrier layer does not have to be spread over the entire surface 11 so that a radiation-dependent current amplification is effected. A current gain can be-ί are already achieved when been produced only 1% of these large surface a barrier layer • It is expedient to cover the barrier but mini least 25% of the surface of the semiconductor layer. [ Preferably, the barrier layer covers practically uniformly the entire large surface area of the semiconductor layer 7 or 13.

Die Metallschicht 15 kann in einem Ohmschen oder 1 einem gleichrichtenden leitenden Kontakt mit der Halbleiterschicht 13 stehen. Vorzugsweise ist die Metallschicht 15 derart beschaffen, daß sie mit der HaIbpleiterschicht 13 in einem gleichrichtenden leitenden % Kontakt steht, da dadurch durch die Sperrschicht ein ^größeres Sperrpoten*:ial erzeugt werden kann. Infolilgedessen können größere Vorwärts-Vorspannungen ;}an die Vorrichtung angelegt werden, ohne daß die .Vorrichtung in Abwesenheit einfallender Strahlung ü leitet. Zur Erzeugung der Metallschicht kann jedes I Metall oder jede Metallkombination verwendet wer- i den, die sich bei der Herstellung von Ohmschen und/ "oder gleichrichtenden Kontakten mit Halbleiterele- , menlen als brauchbar erwiesen haben. Bevorzugte : Metalle zur Herstellung von gleichrichtenden Kontakten mit der Halbleiterschicht 13 sind verhältnismä-,, ßig edle Metalle, wie Gold, Silber, Kupfer, Platin und ■ Palladium. Die Metallschicht 15 kann gegebenenfalls ein Verbund aus mehreren Schichten ähnlicher oder voneinander verschiedener Metalle sein. Die Metallschicht hat eine solche Dicke, daß sie für die einfallende Strahlung durchlässig bleibt. Vorzugsweise ist die Metallschicht eine praktisch transparente Schicht mit einer Dicke von 100 bis 600 A, insbesondere von 200 bis 300 A.The metal layer 15 can be in ohmic or rectifying conductive contact with the semiconductor layer 13. Preferably, the metal layer 15 is such that they contact communicating with the HaIbpleiterschicht 13 in a rectifying conductive% as characterized by the blocking layer, a larger Sperrpoten ^ *: can be produced ial. As a result, larger forward biases;} can be applied to the device without the device conducting in the absence of incident radiation. To produce the metal layer of each I metal or any combination of metals can be used advertising i to that in the production of ohmic and / 'or rectifying contacts with Halbleiterele-, menlen have been proven useful Preferred. Metals for the production of rectifying contact with the Semiconductor layer 13 are relatively noble metals such as gold, silver, copper, platinum and palladium. The metal layer 15 can optionally be a composite of several layers of similar or different metals the incident radiation remains transparent. The metal layer is preferably a practically transparent layer with a thickness of 100 to 600 Å, in particular 200 to 300 Å.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellten Elektro-, den 3 und 19 können nach üblichen Verfahren aus J einem einzigen metallischen Element oder aus einem ^ä Verbund von Metallschichten und Elementen bestes hen. Die Elektrode 3 kann eine oder mehrere metallische Kontaktschichten an der der Halbleiterschicht 7 zugewandten Seite aufweisen. Wie für strahlungsempfindliche Vorrichtungen üblich, kann die Elektrode 19 derart ausgebildet sein, daß ein Muster von die äußere Oberfläche der Metallschicht 15 bedekkenden Teilen entsteht. Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, unter Verwendung eines flüssigen Elektrolyten einen leitenden Kontakt mit der Metallschicht 15 zu erzeugen. In diesem Falle wird die Elektrode 19 durch einen Elektrolyten gebildet. Andererseits kann die Elektrode 19 auch von der Metallschicht 15 durch einen flüssigen Elektrolyten getrennt sein. In diesem Falle bilden der Elektrolyt und die Elektrode 19 zusammen eine Elektrode, die mit der Metallschicht in leitendem Kontakt steht.The electrical schematic shown in Fig. 1, 3 and 19 can be prepared by conventional methods from J a single metallic element or best hen from a ^similar composite of metal layers and elements. The electrode 3 can have one or more metallic contact layers on the side facing the semiconductor layer 7. As is usual for radiation-sensitive devices, the electrode 19 can be designed in such a way that a pattern of parts covering the outer surface of the metal layer 15 is produced. If necessary, it can be expedient to produce a conductive contact with the metal layer 15 using a liquid electrolyte. In this case, the electrode 19 is formed by an electrolyte. On the other hand, the electrode 19 can also be separated from the metal layer 15 by a liquid electrolyte. In this case, the electrolyte and the electrode 19 together form an electrode which is in conductive contact with the metal layer.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung kann ein Gehäuse aufweisen, beispielsweise das Gehäuse einer üblichen Photodiode oder eines Phototrarisistbrs. In einfacher Weise kann die Vorrichtung von einem Gehäuse aus isolierendem Kunststoff umgeben sein. Ist der Kunststoff transparent, so kann er die Metallschicht 15 bedecken. Über der Metallschicht 15 und der Elektrode 19 kann gegebenenfalls eine Glasschicht oder eine Folie vorgesehen sein. In einer geschützten Umgebung, beispielsweise in einer inerten Atmosphäre, ist die Verwendung eines Gehäuses nicht erforderlich.The device shown in Fig. 1 can have a housing, for example the housing of a usual photodiode or a phototrarisistbrs. In In a simple manner, the device can be surrounded by a housing made of insulating plastic. is the plastic is transparent, so it can cover the metal layer 15. Over the metal layer 15 and the electrode 19 can optionally be provided with a glass layer or a film. In a protected Environment, for example in an inert atmosphere, is the use of an enclosure not mandatory.

Die Vorrichtung kann zum Nachweis ultravioletter,The device can be used to detect ultraviolet,

is sichtbarer und infraroter Strahlung, d. h. sogenannter aktinischer Strahlung, verwendet werden. Durch entsprechende Auswahl der Halbleiterschichten kann die Vorrichtung so beschaffen sein, daß sie auf ultraviolette, sichtbare und; oder infrarote Teile des Spektrums anspricht. Eine Vorrichtung spricht somit auf eine solche Strahlung an, die von den Halbleiterschichten leicht absorbiert wird. So absorbieren beispielsweise Halbleiterschichten aus Halbleitern mit einem verhältnismäßig großen Bandabstand, wie Zinkoxyd, leicht ultraviolette Strahlung, während Halbleiter mit einem verhältnismäßig kleinen Bandabstand, wie Germanium, besonders empfindlich gegenüber infraroter Strahlung sind. Cadmiumsulfidvorriclnüngen sprechen gut auf die niederen Wellenlängen des sichtbaren Spektrums an.is visible and infrared radiation, d. H. so-called actinic radiation. By appropriate selection of the semiconductor layers, the The device should be designed so that it can target ultraviolet, visible and; or infrared parts of the spectrum appeals to. A device thus responds to such radiation emitted by the semiconductor layers is easily absorbed. For example, semiconductor layers made of semiconductors also absorb a relatively large band gap, such as zinc oxide, lightly ultraviolet radiation while Semiconductors with a relatively small band gap, such as germanium, are particularly sensitive to it infrared radiation. Cadmium sulfide products respond well to the lower wavelengths of the visible spectrum.

Es wird angenommen, daß die durch die Halbleiterschicht innerhalb des Verarmungsbereiches und innerhalb eines Abstandes von der Sperrschicht, der dem reziproken Wert des Absorptionskoeffizienten für das Halbleitermaterial entspricht, absorbierte einfallende Strahlung die Ansprechempfindlichkeit der Vorrichtung bestimmt. Theoretisch ist möglich, daß der größte Teil der einfallenden Strahlung innerhalb des Verarmungsbereiches der Halbieiterschichl 13 absorbiert wird, so daß nur ein geringer Anteil der Strahlung die Sperrschicht 9 durchdringt und die Halbleiterschicht 7 erreicht. In der Praxis absorbieren vermutlich beide Halbleiterschichten beträchtliche Teile der einfallenden Strahlung innerhalb ihrer jeweiligen Verarmungsbereiche und tragen deshalb zur Herabsetzung der Potentialsperre für die Stromleitung bei.It is believed that the by the semiconductor layer within the depletion region and within a distance from the barrier layer which is the reciprocal of the absorption coefficient for the semiconductor material, the incident radiation absorbed the sensitivity of the Device determined. Theoretically it is possible that most of the incident radiation is within of the depletion area of the semiconducting layer 13 is absorbed, so that only a small proportion of the Radiation penetrates the barrier layer 9 and reaches the semiconductor layer 7. Absorb in practice presumably both semiconductor layers have considerable parts of the incident radiation within their respective Depletion areas and therefore contribute to the lowering of the potential barrier for the power line at.

In vorteilhafter Weise lassen sich derartige Vorrichtungen nach dem im folgenden beschriebenen Verfahren herstellen:Such devices can advantageously be made according to the method described below Manufacturing process:

Eine Halbleiterschicht 7, die polykristallin oder monokristallin sein kann und an der gegebenenfalls die Elektrode 3 befestigt sein kann, wird in eine Vakuumkammer gebracht. Innerhalb der Vakuumkammer sind ein Behälter für das Material zur Erzeugung der Sperrschicht, ein Behälter für das Material zur Erzeugung der Halbleiterschicht 13 und gegebenenfalls ein Behälter für das Material zur Erzeugung der Metallschicht 15 angeordnet. Das Material für die Erzeugung der Sperrschicht wird derart ausgewählt, daß es in der Vakuumkammer beim Erhitzen verdampfen und sich unter Bildung einer dünnen molekularen Sperrschicht mit einer Dicke von 1 bis 5 Molekülen auf einem Teil oder der gesamten Oberfläche der Halbleiterschicht 7 niederschlagen kann. Unmittelbar darauf wird auf die erzeugte Sperrschicht 9 aus dem Halbleitermaterial die strahlungsdurchlässigc Halbleiterschicht 13 aufgebracht. Die Halbleiterschicht 13A semiconductor layer 7, which can be polycrystalline or monocrystalline and on which, if necessary the electrode 3 can be attached is placed in a vacuum chamber. Inside the vacuum chamber are a container for the material for creating the barrier layer, a container for the material for creating the barrier layer the semiconductor layer 13 and optionally a container for the material for producing the metal layer 15 arranged. The material for the creation of the barrier layer is selected so that it in the vacuum chamber when heated, evaporate and form a thin molecular Barrier layer 1 to 5 molecules thick on part or all of the surface of the Semiconductor layer 7 can deposit. Immediately thereafter, the barrier layer 9 produced from the Semiconductor material is the radiation-permeable semiconductor layer 13 applied. The semiconductor layer 13

709 620/2?0709 620/2? 0

wird ebenfalls durch Verdampfen des Halbleitermaterials erzeugt. Daraufhin wird die Metallschicht 15 aufgedampft. Nach der Befestigung der Elektrode 19 an der Metallschicht 15 können die Elektrode 3 sowie gegebenenfalls ein Gehäuse befestigt werden.is also produced by evaporation of the semiconductor material. Then the metal layer 15 vaporized. After the electrode 19 has been attached to the metal layer 15, the electrode 3 as well as if necessary, a housing can be attached.

Gegebenenfalls kann die Lichtempfindlichkeit der Vorrichtung weiter dadurch erhöht werden, daß sie derart ausgebildet wird, daß nicht nur eine ihrer HaIbleiterschichten Strahlung aufzunehmen vermag, sondern daß beidt Halbleiterschichlen strahlungsdurchlässig sind. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man die Elektrode 3 in Form einer strahlungsdurchlässigen Schicht auf ein transparentes isolierendes Substrat, beispielsweise eine Glasplatte, aufbringt. Die Halbleiterschicht 7 wird dann auf der Elektrode 3 in der gleichen Weise wie die Halbleiterschicht 13 auf der Sperrschicht 9 erzeugt.If necessary, the photosensitivity of the device can be further increased by the fact that it is formed in such a way that not only one of its semiconductor layers Able to absorb radiation, but that both semiconductor layers are permeable to radiation are. This can be achieved in that the electrode 3 is in the form of a radiation-permeable Layer on a transparent insulating substrate, such as a glass plate, applies. The semiconductor layer 7 is then deposited on the electrode 3 in the same way as the semiconductor layer 13 the barrier layer 9 is generated.

Beispiel 1example 1

Es wurde eine strahlungsempfindliche Vorrichtung auf Basis Cadmiumsulfid-Rhodamin-B-Cadmiumsulfid-Gold nach folgendem Verfahren hergestellt;A radiation-sensitive device based on cadmium sulfide-rhodamine-B-cadmium sulfide-gold was created produced by the following process;

Als Ausgangsmaterial und zur Erzeugung der Halbleiterschicht 7 (vgl. Fig. 1) diente ein n-leitendes Cadmiumsulfidelement, das monokristallin war und einen spezifischen Widerstand von etwa 0,4 Ohm cm, eine Elektronenbeweglichkeit von etwa 300 cnr Volt Sekunde und eine Trägerkonzentration bei 300° K von 5 10^lh cms"³ aufwies. Das Halbleiterelement wies zwei parallele, quadratische Oberflachen, eine Kantcnlänge von 0,635 cm und eine Dicke von 0,159 cm auf. Die Oberflächen (Hauptoberflachen) lagen in der 0001- oder Α-Flache des Cadmiumsulfidkristalls.An n-conducting cadmium sulfide element, which was monocrystalline and had a specific resistance of about 0.4 ohm cm, an electron mobility of about 300 cm volts second and a carrier concentration of 300, was used as the starting material and for producing the semiconductor layer 7 (see FIG. 1) ° K of 5 10 ^lh cms " ^3. The semiconductor element had two parallel, square surfaces, an edge length of 0.635 cm and a thickness of 0.159 cm. The surfaces (main surfaces) were in the 0001 or Α surface of the cadmium sulfide crystal.

Das Halbleiterelement »vurde 30 Sekunden lang in einer aus gleichen Volumenteilen konzentrierter Chlorwasserstoffsäure. Eisessig und destilliertem Wasser bestehenden Lösung geätzt und dann mit destilliertem Wasser und Aceton abgespült. Das Halbleiterelement wurde mit weichem Papier abgetupft, getrocknet und daraufhin sofort in einem Diffusionspumpenverdampfer mit einer Falle mit flüssigem Stickstoff derart befestigt, daß sich die geätzte Oberfläche etwa 5,8 cm oberhalb eines elektrisch beheizbaren Verdampfungsschiffchens, das einige mg gereinigtes Rhodamin B enthielt, und etwa 3S,1 cm oberhalb eines elektrisch beheizbaren Verdampfungsschiffchens, das große Cadmiumsulfidkristalle von UHP-Qualität enthielt, befand. Die beheizbaren Schiffchen bestanden aus Tantal und wurden durch Erhitzen entgast, nachdem sie mit einer Charge des zu verdampfenden Stoffes gefüllt worden waren. Nachdem der Verdampfer geschlossen worden war. wurde er einige Stunden lang auf einen Druck von 4 bis 5 10"⁷ Torr evakuiert. Durch elektrisches Aufheizen des Rhodamin B enthaltenden Verdampfungsschiffchens wurde eine Sperrschicht aus Rhodamin B mit einer Dicke von etwa 4,5 A (einer Dicke entsprechend zwischen 1 und 2 Molekülen) auf der geätzten Oberfläche des Halbleiterelementes erzeugt. Die Temperatur des Rhodamin B enthaltenden Schiffchens wurde mit einem Chromel-Alumei-Thermoelement überwacht. Die erste sichtbare Ablagerung von Rhodamin B auf dem Halbleiterelement erfolgte bei einer angezeigten Temperatur von 13< > bis i50° C. Die Dicke der Sperrschicht wurde durch eine Frequenzänderung von etwa 8 H2 an einem 5-MH?- r»uar7Vristall Pickcn-Monitoi benimmt.der etwa "" h cm von dem Rhodamin-B-Schiffchen entfernt angeordnet war. Während der Sublimation des Farbstoffes wurde kein Druckanstieg gemessen.The semiconductor element was placed in an equal volume of concentrated hydrochloric acid for 30 seconds. Glacial acetic acid and distilled water solution is etched and then rinsed with distilled water and acetone. The semiconductor element was dabbed with soft paper, dried and then immediately fixed in a diffusion pump evaporator with a trap with liquid nitrogen in such a way that the etched surface was about 5.8 cm above an electrically heated evaporation boat containing a few mg of purified rhodamine B and about 3S, 1 cm above an electrically heated evaporation boat containing large cadmium sulfide crystals of UHP quality. The heatable boats were made of tantalum and were degassed by heating after they had been filled with a batch of the substance to be evaporated. After the vaporizer was closed. it was evacuated for a few hours to a pressure of 4 to 5 10 " ⁷ Torr. By electrically heating the evaporation boat containing rhodamine B, a barrier layer of rhodamine B with a thickness of about 4.5 Å (a thickness corresponding to between 1 and 2 molecules ) on the etched surface of the semiconductor element. The temperature of the boat containing rhodamine B was monitored with a Chromel-Alumei thermocouple. The first visible deposition of rhodamine B on the semiconductor element occurred at an indicated temperature of 13 <> to 150 ° C. The thickness of the barrier layer was determined by a frequency change of about 8 H2 on a 5-MH? -R »uar7Vristall Pickcn -monitoi. Which was located about 1/2 inch from the Rhodamine-B boat. During the sublimation of the dye no pressure increase measured.

Anschließend wurde eine etwa 25 A dicke Cadmiumsulfidschicht auf die Sperrschicht aufgedampft. Diese Aufdampfung erfolgte derart, daß die Dickenzunahme der Schicht etwa 0,5 Ä pro Sekunde betrug. Dabei wurde ein Druckanstieg in der Verdampfungsvorrichtung von etwa 4 ■ 10 bis etwa 7 · 10"⁷ Torr herbeigeführt.A cadmium sulfide layer approximately 25 Å thick was then evaporated onto the barrier layer. This vapor deposition was carried out in such a way that the increase in thickness of the layer was about 0.5 Å per second. This caused a pressure increase in the evaporator of about 4 × 10 to about 7 × 10 ⁷ Torr.

Nach dem Abkühlen der Verdampfungsschichten wurde trockenes Stickstoffgas in die Vorrichtung eingeführt, worauf sie .geöffnet wurde. Das Element wurde nun lose an einem Gitter aus rostfreiem Stahl mit einer Reihe von Löchern mit einem Durchmesser von 0,05 cm derart befestigt, daß die Cadmiumsulfidschicht mit dem Gitter in Kontakt gelangte. Element und Gitter wurden dann etwa 32 cm oberhalb eines Verdampfungsschiffchens, das vorher entgast worden war und Gold enthielt, in der Verdampfungsvorrichtung angeordnet. Das Gitter ermöglichte die Ablagerung einer Metallschicht in Form eines Musters von im Abstand voneinander angeordneten 0,05 cm großen Goldpunkten aul der Halbleiterschicht. Etwa 1,9 cm oberhalb des Gold enthaltenden Schiffchens war eine Wärmeabschirmung angebracht, um die auf die Oberfläche der Halbleiterschicht auftreffende Strahlungsenergie zu vermindern. Die Vorrichtung wurde auf etwa 10⁶ Torr evakuiert. Die Dicke der abgela-After the evaporation layers had cooled, dry nitrogen gas was introduced into the device, whereupon it was opened. The element was then loosely attached to a stainless steel grid with a series of 0.05 cm diameter holes such that the cadmium sulfide layer came into contact with the grid. The element and grid were then placed about 32 cm above an evaporation boat, which had previously been degassed and contained gold, in the evaporation device. The grid enabled the deposition of a metal layer in the form of a pattern of spaced 0.05 cm gold dots on the semiconductor layer. A heat shield was attached about 1.9 cm above the boat containing gold in order to reduce the radiant energy hitting the surface of the semiconductor layer. The device was ^{evacuated to approximately 10 6} Torr. The thickness of the deposited

gerten Goldpunkte betrug 300 A.Gerten gold points was 300 A.

Fig. 2 zeigt die Schaltanordnung, die die Messung der Strom- und Spannungscharakteristiken als Funktion der einfallenden Strahlung und die Messung des Stromdifferentials gegen die Spannung (dl.dV) durch Anwendung einer Wechselstromvorspannung ermöglichte. Fig. 2 shows the circuit arrangement which measures the current and voltage characteristics as a function the incident radiation and the measurement of the current differential against the voltage (dl.dV) Application of an AC bias made possible.

Der Kontakt zu einer der aufgedampften Goldpunkte wunde mittels einer Goldkugelsonde hergestellt, die in den Fig. 1 und 2 der Elektrode 19 entspricht. Die Sonde steht mit dem Punkt 34 und der Leitung Xl in elektrischem Kontakt. Ein Ohmscher Kontakt zur Oberfläche 5 der Halbleiterschicht 7 wurde dadurch herbeigeführt, daß an ihrer Grenzfläche zu einem als Elektrode 3 dienenden Element eine flüssige eutektische Indium-Gallium-Schicht vorgesehen wurde. Der Punkt 36 stand mit der Leitung Yl in Kontakt. Außerdem waren zwischen den Leitungen A'l und Yl die Leitung A'2 unn V2 angeordnet. Die Leitungen A'l und AT!, waren an die beiden Seiten der Vorrichtung zur Messung ihrer I-V-Charakteristik angeschlossen. Zwischen den Leitungen Yl und Yl befand sich ein Widerstand 40, der die Strommessung erlaubte. Zwischen den Punkten 34 und 36 war ein Stromkreis 42 mit parallelgeschaltetem WiderstandThe contact to one of the vapor-deposited gold points was made by means of a gold ball probe, which corresponds to the electrode 19 in FIGS. The probe is in electrical contact with point 34 and line Xl. An ohmic contact with the surface 5 of the semiconductor layer 7 was brought about by providing a liquid eutectic indium-gallium layer at its interface with an element serving as electrode 3. Point 36 was in contact with line Yl. In addition, the lines A'2 and V2 were arranged between the lines A'l and Yl. The lines A'l and AT !, were connected to the two sides of the device for measuring its IV characteristic. A resistor 40, which allowed the current to be measured, was located between the lines Yl and Yl. Between points 34 and 36 was a circuit 42 with a resistor connected in parallel

44und Kondensator 46 angeordnet. In Reihe mit dem Stromkreis 42 war ein weiterer Widerstand 48 geschaltet. 44 and capacitor 46 are arranged. In series with the Circuit 42, another resistor 48 was connected.

Zwischen dem Widerstand 48 und dem Stromkreis 42befand sich die Leitung Y3. Die Anschlußklemmen ΛΊ-λ^ und Yl-V2 standen mit der A'- und Y-Eingangsachse eines üblichen A'- Y-Rekorders in Verbindung. Mittels einei Wechselstromspannungsquelle 30 und einer variablen Gleichstromspannungsquelle 32 konnte an die Punkte 34 und 36 eine Spannung vonLine Y3 was located between resistor 48 and circuit 42. The terminals ΛΊ-λ ^ and Yl-V2 stood with the A 'and Y input axes a conventional A'-Y recorder in connection. By means of an AC voltage source 30 and a variable DC voltage source 32 could a voltage of at points 34 and 36

etwa ± 1.5 Volt singelegl werden.about ± 1.5 volts singelegl.

Bei den dl dV-Messungcn wurde die Wechsel-Stromspannung bei Yl- Yl. die sich mit dei Wechsel MTomspannungsqucl e 30 in gleichet Phase befand.In the dl dV measurements, the AC voltage at Yl-Yl. which was in the same phase with the alternation of MTomspannungsqucl e 30.

mit einem Phasendetektor bestimmt. Die Energieabgabe des Detektors wurde auf der Y-Achse des X-Y-Rekorders aufgetragen. Beispielsweise kann die abgelesene Frequenz der Wechselstromspannungsquelle 30 2,3 kHz betragen, obwohl die an die Vorrichtung 1 angelegte Wechselspannung verändert werden kann. Der kapazitive Leitwert der Vorrichtung kann dadurch gemessen werden, daß man den Phasendetektor so einstellt, daß er auf die phasen-verschobene Spannung über Yl-Yl anspricht. Messungen von kleinen Änderungen der Leitfähigkeit oder der Kapazität, die durch Licht induziert werden, wurden unter Verwendung des Phasendetektors an der Wechselstromspannung zwischen Yl und Y3 in einer Wechselstrombrückenschaltung durchgeführt. Der Phasendetektor kann als O-Detektor verwendet werden und durch Verändern der Phasenkontrolle des Phasendetektors können sowohl die In-Phase-Bedingungen als auch die Außer-Phase-Bedingungen genau bestimmt werden, was eine genaue Brückenmessung der Leitfähigkeit und Kapazität der Vorrichtung 1 ermöglicht.determined with a phase detector. The energy output of the detector was plotted on the Y axis of the XY recorder. For example, the read frequency of the AC voltage source 30 can be 2.3 kHz, although the AC voltage applied to the device 1 can be changed. The capacitive conductance of the device can be measured by setting the phase detector so that it responds to the phase-shifted voltage across Yl-Yl. Measurements of small changes in conductivity or capacitance induced by light were made using the phase detector on the AC voltage between Y1 and Y3 in an AC bridge circuit. The phase detector can be used as an O detector and by changing the phase control of the phase detector, both the in-phase conditions and the out-of-phase conditions can be precisely determined, which enables an accurate bridge measurement of the conductivity and capacitance of the device 1.

Die Ermittlung der spektralen Empfindlichkeit der Vorrichtung 1 erfolgte durch Fokussierung von Licht aus dem Austrittsschlitz eines üblichen Monochromators unter Verwendung einer üblichen Wolframlichtquelle. Es zeigte sich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung über den gesamten untersuchten Spektralbereich von 4800 bis f>500 A strahlungsempfindlich war.The determination of the spectral sensitivity of the device 1 was carried out by focusing light from the exit slit of a conventional monochromator using a conventional tungsten light source. It was found that the device according to the invention over the entire examined spectral range was sensitive to radiation from 4800 to f> 500 A.

Die Fig. 3 zeigt I-V-Charaktenstik der wie beschrieben hergestellten Vorrichtung 1. die so in Vorwärtsrichtung vorgespannt war, daß der Goldkontakt gegenüber der Elektrode 3 positiv war. Die Kurve A veranschaulicht die Stronv'Spannungs-Beziehung im Dunkeln; die Kurve B veranschaulicht diese Beziehung bei Raumbeleuchtung, während die Kurve C diese Beziehung bei starker Beleuchtungsstärke, die unter Verwendungeines B- und L-Mikroskop-Eliminators erhalten wurde, veranschaulicht. Die Intensitäten des einfallenden Lichtes wurden in den Kurven ß und C zu 3,2 10¹⁴ Photonen cm² Sekunde bzw. 5 ■ 1ܹ⁷ Photonen cm² Sekunde bestimmt. Die Verstärkungswirkung der Vorrichtung in Elektronen pro Photon wurde durch Vergleich der Kurven A und ß zu 1,7 Volt bestimmt. Die Stromzunahme bei der Belichtung betrug 0,9 10 ⁴ Ampere oder 5,6 ■ 10^u Elektronen/Sekunde. Da die Fläche der Obergangszone 2 10 ' cm^: betrug, betrug die Anzahl der pro Sekunde auf die Übertragungszone bei Raumlicht auf treffenden Photonen 6,4 10" Photonen Sekunde. Die Verstärkung entsprach somit dem Quotienten der Stromzunahme dividiert durch die pro Sekunde auftreffenden Photonen oder 8,7 · 10^;. Auf Grund anderer Messungen ergab sich, daß die Metallschicht 15 der Vorrichtung bewirkt, daß nur etwa K)¹⁷C der auftreffenden Photonen die Halbleiterschicht 13 erreicht. Bei einer transparenten Metallschicht näherte sich die Verstärkung dem Wert von 10⁴ Elektronen pro Photon.3 shows IV characteristics of the device 1 produced as described, which was biased in the forward direction in such a way that the gold contact with respect to the electrode 3 was positive. Curve A illustrates the Stronv's voltage relationship in the dark; curve B illustrates this relationship in room lighting, while curve C illustrates this relationship in high illuminance obtained using a B and L microscope eliminator. The intensities of the incident light were determined in the curves β and C to be 3.2 10 ¹⁴ photons cm ² seconds and 5 × 1 ¹⁷ photons cm ² seconds, respectively. The amplification effect of the device in electrons per photon was determined by comparing curves A and β to be 1.7 volts. The current increase in exposure was 0.9 10 ⁴ amps, or 5.6 ^u ■ 10 electrons / second. Since the area of the transition zone 2 was 10 'cm ^: the number of photons hitting the transfer zone per second in room light was 6.4 10 "photons second. The gain thus corresponded to the quotient of the increase in current divided by the photons hitting per second or 8.7 x 10 ^; On the basis of other measurements it was found that the metal layer 15 of the device causes only about K) ¹⁷ C of the incident photons to reach the semiconductor layer 13. With a transparent metal layer, the gain approached the value of 10 ⁴ Electrons per photon.

Beispiel 2Example 2

Es wurden gleichzeitig zwei weitere Vorrichtungen hergestellt, die der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung 1 ähnelten. Dabei wurde diesmal jedoch derart verfahren, daß nur in einer dieser Vorrichtungen eine Rhodamin-B-Sperrschicht erzeugt wurde. Im Falle der keine Sperrschicht aufweisenden Vorrichtung »ND« wurde das Halbleiterelement unmittelbar unter das. Farbstoff enthaltende Schiffchen gelegt und einige cm seitlich verschoben, so daß kein Farbstoff aufgetragen werden konnte. Im Vergleich zu dem Halblei* terelement der Vorrichtung »D«, das etwa 38 cm oberhalb des Cadmiumsulfid enthaltenden Schiffchens angeordnet war, war das Halbleiterelement der Vorrichtung ND 32 cm oberhalb des Cadmiumsulfid enthaltenden Schiffchens angeordnet. Die ND-Vorrichtung wies eine Cadmiumsulfid-Halbleiterschicht einer Dicke von 36 A gegenüber 35 Ä der Vorrichtung D auf.Two further devices, which were similar to the device 1 shown in FIG. 1, were produced at the same time. This time, however, the procedure was such that a rhodamine B barrier layer was produced in only one of these devices. In the case of the device "ND" which did not have a barrier layer, the semiconductor element was placed directly under the boat containing the dye and shifted a few cm to the side so that no dye could be applied. Compared to the semiconductor element of the device "D", which was arranged about 38 cm above the boat containing cadmium sulfide, the semiconductor element of the device ND was arranged 32 cm above the boat containing cadmium sulfide. The ND device had a cadmium sulfide semiconductor layer having a thickness of 36 Å compared to 35 Å of the device D. FIG.

In den Fig. 4 und 5 sind die Kurven der differentiellen Leitfähigkeit (dl/dV) bei einer Vorspannung in Vorwärtsrichtung (positive Goldelektrode) und die Strahlungsempfindlichkeiten der Vorrichtung ND bzw. D einander gegenübergestellt. In Fig. 1 stellt die untere Kurve das Verhältnis im Dunkeln und die obere Kurve das Verhältnis bei Raumbeleuchtung von etwa 3,2 -IU''⁴ Photonen/cm² Sekunde dar. Diese Kurven liegen ganz nahe beieinander, was einen kleinen Photostrom im Vergleich zu dem Dunkelstrom anzeigt. Die differentielle Leitfähigkeit bei 0,4 Volt betrug nahezu 1,4 10 ⁵ Siemens.4 and 5, the curves of the differential conductivity (dl / dV) with a bias in the forward direction (positive gold electrode) and the radiation sensitivities of the device ND and D are compared with one another. In Fig. 1, the lower curve represents the ratio in the dark and the upper curve the ratio in room lighting of about 3.2 -IU " ⁴ photons / cm ² second. These curves are very close to each other, which is a small photocurrent in comparison to indicate the dark current. The differential conductivity at 0.4 volts was nearly 1.4 10 ⁵ Siemens.

Aus Fig. 5 ergibt sich ein im allgemeinen niedrigerer Leitfähigkeitswert von beispielsweise etwa 1,5 · 10~⁶ S im Dunkeln bei 0,4 Volt. Auch ist die Strahlungsansprechempfindlichkeit der Vorrichtung D viel größer als diejenige der Vorrichtung ND. Die obere Kurve 57 wurde bei Raumbeleuchtung erhalten, während die untere Kurve 59 im Dunkeln erhalten wurde. Das Sägezahnmuster der oberen Kurve rührt daher, daß die Spannung, die nahezu linear mit der Zv it mit einer Geschwindigkeit von 0,25 Volt/Minute bei Raumlicht anstieg, durch Abdecken der Vorrichtung mit einem dunklen Tuch periodisch weggenommen wurde. Bezüglich des Verhaltens bei V = 1,5 Volt ist darauf zu verweisen, daß die Leitfähigkeit bei Raumlicht um einen Faktor von etwa 7 zunahm, daß der Leitfähigkeitsanstieg verhältnismäßig schnell erfolgte und innerhalb etwa 5 Sekunden beendet war und daß der Abfall zwar schnell begann, jedoch viel langsamer abklang.From Fig. 5, a lower generally conductivity value, for example about 1.5 x 10 ^-6 S results in the dark at 0.4 volts. Also, the radiation response sensitivity of device D is much greater than that of device ND. The upper curve 57 was obtained with room lighting, while the lower curve 59 was obtained in the dark. The sawtooth pattern of the upper curve is due to the fact that the voltage, which rose almost linearly with the time at a rate of 0.25 volts / minute in room light, was periodically removed by covering the device with a dark cloth. With regard to the behavior at V = 1.5 volts, it should be pointed out that the conductivity in room light increased by a factor of about 7, that the increase in conductivity took place relatively quickly and ended within about 5 seconds and that the decrease began quickly, however much slower decay.

Das I-V-Diagramm für die Vorrichtung D ist in der Fig. 6 im Dunkeln, bei Raumlicht (Tageslicht) und bei Beleuchtung durch die Kurven 61,63 bzw. 65 dargestellt. Es sei bemerkt, daß der Dunkelstrom bei einer Vorspannung in Vorwärtsrichtung von 1,0 Volt weniger als I % des Stromes bei hoher Beleuchtungsstärke betrug.The IV diagram for the device D is shown in FIG. 6 in the dark, with room light (daylight) and with lighting by the curves 61, 63 and 65, respectively. It should be noted that the dark current with a forward bias of 1.0 volts was less than 1 % of the high illuminance current.

Beispiel 3Example 3

Fs wurde eine Vorrichtung ohne Cadmiumsulfid-Halbleiterschicht und Farbstoffsperrschicht herge stellt. Dazu wurde ein Cadmiumsulfidstab, der etw; 2 H)¹ Donatoren cm' enthielt, im Vakuum voi 1.0 10 - * Torr aufgespalten, worauf auf die freigeleg ten Oberflächen Gold durch ein Gitter aus rostfreien Stahl mit Löchern mit einem Durchmesser von 0,0! cm aufgedampft wurde. Da die kristallinen Oberflä chen in der Vakuumkammer erzeugt wurden, waA device without a cadmium sulfide semiconductor layer and a dye barrier layer was fabricated. For this purpose a cadmium sulfide rod was used which sth; 2 H) ¹ donors cm ', split in a vacuum of 1.0 10 - * Torr, whereupon gold passed through a grid made of stainless steel with holes with a diameter of 0.0! cm was evaporated. Since the crystalline surfaces were created in the vacuum chamber, wa

keine Ätzung erforderlich. Ein auf diese Weise erhal tenes Cadmiumsulfid-Goldelement wies eine fesi Gold-Cadmiumsulfid-Übergangszone ohne dazwi sehenliegende Oxyd- oder sonstige Schicht auf. Ir übrigen wurde die Vorrichtung dieses Beispieles wi die in Beispiel 1 beschriebene hergestellt.no etching required. One received this way tenes cadmium sulfide-gold element had a solid gold-cadmium sulfide transition zone without in-between visible oxide or other layer on. Otherwise, the device of this example was wi that described in Example 1 prepared.

Die dl'dV-Charakteristik der hergestellten Voi richtung ist in Fig. 7 graphisch dargestellt. Die Voi richtung zeigte keine Lichtempfindlichkeit bei eineThe dl'dV characteristic of the manufactured Voi direction is shown graphically in FIG. The Voi direction showed no photosensitivity in one

23 09 14823 09 148

Vorspannung in Vorwärtsrichtung, abgesehen von einer geringen Zunahme des Stromes, die offensichtlich von der Erhitzung während der Beleuchtung herrührte. Forward bias except for a small increase in current which is evident came from heating during lighting.

Beispiel 4Example 4

Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde eine weitere Vorrichtung hergestellt, wobei diesmal jedoch zur Erzeugung der Sperrschicht als Farbstoff 4-(4-Dimethylaminobenzyliden)-2-phenyl-2-oxazolin-5-on verwendet wurde. Der Farbstoff sublimierte beim Erhitzen auf etwa 150° C. Die I-V-Charakteristik der Vorrichtung bei verschiedenen Beleuchtungsstärken ist in Fig. 8 dargestellt.A further device was manufactured according to the method described in Example 1, wherein but this time to create the barrier layer as dye 4- (4-dimethylaminobenzylidene) -2-phenyl-2-oxazolin-5-one has been used. The dye sublimed when heated to about 150 ° C. The I-V characteristic of the device at different illuminance levels is shown in FIG.

Beispiel 5Example 5

Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde eine weitere Vorrichtung hergestellt, wobei diesmal zur Erzeugung der Sperrschicht als Farbstoff 3-Äthyl-5-[(3-äthyl-2-benzothiazolinyliden)-Äthylidenjrhodanin verwendet wurde. Der Farbstoff sublimierte beim Erhitzen auf etwa 200° C. Die I-V-Charakteristik der Vorrichtung ist in Fig. 9 dargestellt. A further device was manufactured according to the method described in Example 1, wherein this time to create the barrier layer as a dye 3-ethyl-5 - [(3-ethyl-2-benzothiazolinylidene) -ätylidenjrhodanin has been used. The dye sublimed when heated to about 200 ° C. The I-V characteristic the device is shown in FIG.

Beispiel 6Example 6

Nach dem Verfahren des Beispiels 1 wurde eine weitere Vorrichtung hergestellt, wobei diesmal zur Erzeugung der Sperrschicht als Farbstoff Rhodamin 6G verwendet wurde. Der Farbstoff sublimierte bei etwa 170° C. Die I-V-Charakteristik der Vorrichtung ist in Fig. lü dargestellt.Another device was fabricated by following the procedure of Example 1, this time for Creation of the barrier layer as the dye Rhodamine 6G was used. The dye sublimed at about 170 ° C. The I-V characteristic of the device is shown in Fig. lü.

Beispiel 7Example 7

ίο Es wurde eine strahlungsempfindliche Vorrichtung unter Verwendung von Rhodamin B hergestellt, die derjenigen des Beispiels 1 ähnelte, wobei diesmal jedoch die aufgedampfte Cadmiumsulfidhalbleiterschicht etwa 60 Ä dick war. Die I-V-Charakteristik dieser Vorrichtung im Dunkeln und bei Beleuchtung ähnelt der in Fig. 6 dargestellten, sie zeigt jedoch einen größeren Stromanstieg beim Übergang vom Dunkeln zur Tageslichtbeleuchtung. Der Anstieg dei Stromdichte bei einer gleichsinnigen Vorspannung von 1,0 Volit mit der Beleuchtungsstärke L von 497( Ä-Photonen, wobei die Absorption der Goldelektrode korrigie t wurde, ist in der Fig. 11 dargestellt Die Verstärkung G bei der ansteigenden Elektronen zahl pro Photon erhöhte sich von etwa 10³ bei 10'A radiation-sensitive device was produced using rhodamine B which was similar to that of Example 1, but this time the vapor-deposited cadmium sulfide semiconductor layer was about 60 Å thick. The IV characteristic of this device in the dark and with illumination is similar to that shown in FIG. 6, but it shows a greater increase in current in the transition from dark to daylight illumination. The increase in the current density at a bias voltage of 1.0 volit in the same direction with the illuminance L of 497 (λ-photons, the absorption of the gold electrode being corrected, is shown in FIG. 11. The gain G with the increasing number of electrons per photon increased from about 10 ³ at 10 '

Photonen/cm² · Sekunde auf mehr als 10" bei 10¹ Photonen/cm² · Sekunde.Photons / cm ² · second to more than 10 "at 10 ¹ photons / cm ² · second.

Hierzu 8 Blatt ZeichnungenIn addition 8 sheets of drawings

Claims (12)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Lichtempfindliche Vorrichtung mit einer lichtdurchlässigen Metallschicht, einer lichtdurchlässigen ersten Halbleiterschicht eines bestimmten Leitungstyps, die mit einer Metallschicht leitend verbunden ist, einer zweiten Halbleiterschicht des gleichen Leitungstyps, einer Elektrode, die mit der1. Photosensitive device with a translucent metal layer, a translucent one first semiconductor layer of a certain conductivity type, which is conductive with a metal layer is connected, a second semiconductor layer of the same conductivity type, an electrode connected to the . zweiten Halbleiterschicht leitend verbunden ist, und einer zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angeordneten Sperrschicht, die zusammen mit den Halbleiterschichten den Strom zwischen der Metallschicht und der Elektrode als Funktion des einfallenden Lichtes, das die Metallschicht und die erste Halbleiterschicht durchdringt, begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (9) aus eiwem Sensibilisierungsfarbstoff besteht, der an seiner Grenzfläche gegenüber mindestens einer der Hafbleiterschichten (13, 7) eine Oberflächenphotospannung von mindestens 0,1 Volt aufweist.. second semiconductor layer is conductively connected, and a barrier layer arranged between the first and the second semiconductor layer which, together with the semiconductor layers, limits the current between the metal layer and the electrode as a function of the incident light which penetrates the metal layer and the first semiconductor layer, characterized in that that the barrier layer (9) consists of a sensitizing dye which has a surface photovoltage of at least 0.1 volt at its interface with at least one of the semiconductor layers (13, 7). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (9) aus einem Triarylmethanfarbstoff besteht.2. Device according to claim 1, characterized in that that the barrier layer (9) consists of a triarylmethane dye. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (9) aus einem Rhodamin-Farbstoff besteht.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the barrier layer (9) consists of a Rhodamine dye is made up. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (9) weniger als 5 Moleküle dick ist4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the barrier layer (9) is less than 5 molecules thick 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschichten (13, 7) n-Ieitend sind.5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the semiconductor layers (13, 7) are n-conductive. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschichten (13, 7) jeweils aus einer Verbindung von Elementen der Gruppen II und VI des Periodischen Systems der Elemente gebildet sind.6. Apparatus according to claim 1, characterized in that the semiconductor layers (13, 7) each from a compound of elements of groups II and VI of the periodic table of Elements are formed. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschichten (13, 7) aus Cadmiumsulfid bestehen.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the semiconductor layers (13, 7) consist of cadmium sulfide. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Halbleiterschicht (13) bis zu 500 A dick ist.8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the first semiconductor layer (13) is up to 500A thick. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (15) eine gleichrichtende Übergangszone zur ersten Halbleiterschicht (13) bildet.9. The device according to claim 1, characterized in that the metal layer (15) has a forms a rectifying transition zone to the first semiconductor layer (13). 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (15) aus einem Edelmetall besteht.10. The device according to claim 9, characterized in that that the metal layer (15) consists of a noble metal. 11. Vorrichtung nach Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (15) aus Gold. Kupfer, Platin, Palladium oder Silber besteht.11. Device according to claims 9 or 10, characterized in that the metal layer (15) made of gold. Copper, platinum, palladium or silver. 12. Vorrichtung nach Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (15) 100 bis 600 A dick ist.12. Device according to claims 9 to 11, characterized characterized in that the metal layer (15) is 100 to 600 Å thick.