DE1261207B - Verfahren zur Herstellung eines elektrisch halbleitenden UEberzuges auf duennen, aus Isoliermaterial bestehenden Faeden - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines elektrisch halbleitenden überzuges auf dünnen, aus Isoliermaterial bestehenden Fäden Für eine Reihe von Anwendungszwecken besteht ein Interesse daran, Fäden oder Fasern mit einem elektrisch leitenden überzug zu versehen. So werden beispielsweise in Galvanometern und Elektrometern häufig sehr #dünne, vorzugsweise aus Glas oder Quarz bestehende Fäden benötigt, die mit einer metallisierten Oberfläche versehen sind.
• Für das Aufbringen solcher leitenden Schichten gibt es eine Reihe von Verfahren, die im folgenden aufgezählt werden: 1. Das überziehen der Fäden mit einer Schicht eines hygroskopischen Salzes.
• Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Schicht nur lose auf der Fadenoberfläche haftet. Ihr Leitwerk schwankt außerdem mit der Luftfeuchtigkeit. Eine Verwendung im Vakuum ist praktisch nicht möglich.
• 2. Das überziehen der Fäden mit einer Metallschicht durch Ausfällen des betreffenden Metalls aus bestimmten Lösungen.
• Auch diesem Verfahren haftet der Nachteil an, daß die Schicht auf der Oberfläche nur schlecht haftet.
• 3. Die Bedampfung der Fäden in einem Hochvakuum mit einem Edelmetall.
• Der Nachteil dieses Verfahrens besteht in dem erforderlichen großen apparativen Aufwand. Die Durchführung des Verfahrens erfordert darüber hinaus eine extreme Sauberkeit der Fäden. Im übrigen sind diese Schichten auch nicht abriebfest.
• 4. Das überziehen der Fäden mit einer Edelmetallschicht durch Kathodenzerstäubung. Hierfür gelten im wesentlichen die gleichen Nachteile, die für das vorhergehende Verfahren angegeben sind.
• 5. Das Aufbringen einer wäßrigen Salzsäurelösung von Zinntetrachlorid mit einem Zerstäuber in Form eines feinen Nebels auf den erhitzten Glas- oder Quarzgegenstand.
• Dieses Verfahren verlangt zwingend, daß der zu überziehende Gegenstand zunächst auf die erforderliche Temperatur erhitzt wird, um die gewünschte Reaktion durchführen zu können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrisch halbleitenden überzuges von dünnen, aus Isoliermaterial bestehenden Fäden, z. B. aus Glas oder Quarz, anzugeben, dem die Nachteile der oben diskutierten Verfahren nicht anhaften. Es wird hierbei von dem zuletzt genannten bekannten Verfahren ausgegangen, bei dem Zinntetrachlorid als Ausgangsmaterial verwendet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden durch einen temperierten Gasstrom bewegt werden, der einerseits gasförmiges Zinntetrachlorid, andererseits ein das Zinntetrachlorid in halbleitendes Zinnoxyd überführendes Zusatzgas enthält.
• Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Fertigung bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen durchgeführt werden; sie ist daher wesentlich einfacher. Zinntetrachlorid verdampft bereits merklich bei Zimmertemperatur. Damit wird erstmalig auch das überziehen von bei niedrigerer Temperatur bereits schmelzenden Fäden, z. B. von niedrigschmelzenden Glasfäden, möglich. Bisher mußte man zur Herstellung solcher überzüge Temperaturen von etwa 7001 C anwenden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man bei Temperaturen von etwa 4001 C arbeiten.
• Das Verfahren kann so durchgeführt werden, daß die Fäden innerhalb des Gasstromes sowohl parallel zur Strömungsrichtung als auch schräg oder senkrecht dazu bewegt werden. Dadurch wird das Aufbringen der halbleitenden Schichten zu einem kontinuierlichen Vorgang unabhängig von der Fadenlänge. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher besonders dazu geeignet, mit einem Spinnvorgang gekoppelt zu werden. Im einfachsten Fall besteht der temperierte Gasstrom aus erwärmter Luft, der eine oder mehrere chemische Verbindungen oder Elemente zugesetzt werden. Zur Erzeugung des Luftstromes kann auch die natürliche Konvektion eines Heizelementes verwendet werden.
• Es wäre aber auch möglich, die Erwärmung oder Bewegung der Luft durch getrennte Hilfsmittel vorzunehmen. So kann z. B. die von einem Heizelement erwärmte Luft durch einen Ventilator auf die benötigte Strömungsgeschwindigkeit gebracht werden.
• Das Zusetzen der chemischen Verbindungen bzw. Elemente zu dem Gasstrom erfolgt vorteilhaft mit Hilfe von Düsen. Diese Düsen sollen zweckmäßig einen länglichen bzw. schlitzförnügen Querschnitt aufweisen, wodurch eine Anpassung des Verfahrens an den Spinnvorgang leicht möglich ist. Auch wird es dadurch möglich, auch bei hoher Fadengeschwindigkeit die Reaktionszeit groß genug -zu machen.
• Unter Umständen kann es auch zweckmäßig sein, die Fäden in Richtung des Gasstromes zu bewegen, weil man auch dadurch die Reaktionszeit vergrößern kann.
• Die gewünschte Reaktion kann auch in einem temperierten Luftstrom erfolgen, dem ein Gemisch von Zinntetrachlorid und Sauerstoff zugesetzt wird. Dabei kann durch zusätzliche Verwendung von Antimonverbindungen der Leitwert der sich bildenden Schichten wesentlich erhöht werden.
• Insgesamt kann der Leitwert der Fäden durch geeignete Wahl der folgenden Parameter auf einen gewünschten Wert gebracht werden: durch geeignete Wahl der Geschwindigkeit des Gasstromes, der Zusammensetzung des Gasstromes, der Temperatur des Gasstromes, des Querschnittes des Gasstromes sowie der Fadengeschwindigkeit.
• In erster Linie ist das erfindungsgemäße Verfahren für die Metallisierung von Glas- oder Quarzfäden gedacht, die in Elektrometern oder Galvanometern Anwendung finden sollen. Jedoch können auch Textilfasem nach dem beschriebenen Verfahren mit Vorteil behandelt werden. Ein Ausführungsbeispiel fürdas erfindungsgemäße Verfahren ist im Prinzip in der Figur dargestellt. Man erkennt einen vertikal angeordneten Rohrofen 1, der oben bis auf eine kleine zentrische öffnung 2 abgeschlossen ist. In diesem Ofen wird ein auf etwa 300 bis 4001 C erwärmter Luftstrom erzeugt. Diesem Luftstrom werden aus einer Düse 3 geringe Mengen eines Sauerstoff-Zinntetrachlorid-Gemisches zugesetzt. Ein über die öffnung 2 hinwegbewegter Glas-oder Quarzfaden 4 überzieht sich mit einer Sn0.-Schicht, deren Stärke und Leitwert von den Zustandsgrößen und von der Fadengeschwindigkeit abhängen.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines elektrisch halbleitenden überzuges auf dünnen, aus Isoliermaterial bestehenden Fäden, z. B. aus Glas oder Quarz, unter Verwendung von Zinntetrachlorid als Ausgangsmaterial, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, daß die Fäden durch einen temperierten Gasstrom bewegt werden, der einerseits gasförmiges Zinntetrachlorid, andererseits ein das Zinntetrachlorid in halbleitendes Zinnoxyd überführendes Zusatzgas enthält.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Fäden innerhalb des Gasstromes sowohl parallel zur Strömungsrichtung als auch schräg oder senkrecht dazu erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Düsen einen länglichen bzw. schlitzförnligen Querschnitt aufweisen. In Betracht gezogene Druckschriften-Deutsche Patentschrift Nr. 972 884; österreichische Patentschrift Nr. 169 089; »Zeitschrift für Naturforschung«, 1954, Bd. 9 a, S. 508 bis 511. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1106 141.