DE2315457C3 - ZinnCrVO-oxid-Photoleitervorrichtung zur Erfassung von ultraviolettem Licht und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

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)ie Erfindung betrifft eine Zinn(lV)-oxid-Photoleiterrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 /ie ein Verfahren zur Herstellung derselben,
ws der Halbleitertechnik bekannte Photoleitervoritungen weisen im allgemeinen einen Körper aus tm photoleitenden Material wie Selen, Cadmiumsul-Cadmiumselenid oder Bleisulfid und zwei an diesem Körper anliegende ohmsche Elektroden auf. Die meisten Vorrichtungen sind gegenüber sichtbarer und/oder Infrarotstrahlung empfindlich, gegenüber ultravioletter Strahlung dagegen unempfindlich. Um eine gegenüber Ultraviolettstrahlung empfindliche Photoleitervorrichtung zu erhalten, ist es im Prinzip notwendig, ein Material mit großem Energieband-Abstand zu verwenden.

Aus der US-PS 35 04 181 ist eine photoelekirische Vorrichtung, d.h. eine Vorrichtung mit photoelektrischer Sperrschicht, zum Nachweis von ultraviolettem Licht bekannt, die einen Halbleiterkörper aus Siliziumcarbid mit mindestens zwei Zonen unterschiedlichen Halbleiter-Typs aufweist. An diesem Halbleiterkörper liegen zwei Elektroden an, von denen mindestens eine an einer photoleitenden Zone anliegt. In ihrem Aufbau und ihrer Funktion sind photovoltaische Vorrichtungen und Photoleitervorrichtungen grundsätzlich verschieden. Die ersteren besitzen mindestens einen elektrisch aktiven Übergang (typischerweise PN-Übergang) unter elektrischer Gleichrichtung und Erzeugung einer elektromotorischen Kraft, wenn man mit Licht bestrahlt, während eine Photoleitervorrichtung einen ohmschen Aufbau zeigt und ihren elektrischen Widerstand bei Bestrahlung mit Licht ändert. Infolge ihres ohmschen Aufbaus kann eine Photoleitervorrichtung sowohl in Gleichstrom- als auch in Wechselstromkreisen verwendet werden.

Zinn(IV)-oxid (SnO₂) ist als lichtempfindliches Halbleitermaterial des N-Typs mit großem Bandabstand bekannt (s. auch DT-OS 20 47 175). Es zeigt im allgemeinen infolge innewohnender Defekte hohe elektrische Leitfähigkeit, die der nichtstöchiometrischen Zusammensetzung zuzuschreiben sind, d. h. Sauerstoffleerstellen und/oder zwischengelagerten Zinnionen im Kristallgitter. Undotiertes Zinn(IV)-oxid, das in gewöhnlicher Atmosphäre hergestellt wird, besitzt im allgemeinen eine Leitfähigkeit von IO-² bis 10²Ohm-'cm-¹. Die Zinn(IV)-oxid-Leitfähigkeit ist gegenüber vorliegenden kleinen Mengen an Fremdverunreinigungen sehr empfindlich. Eine Donorverunreinigung wie Fluor und Antimon erhöht dabei die Leitfähigkeit, während eine Akzeptorverunreinigung wie Cadmium, Indium und Aluminium diese herabsetzt. Wie aus R. H. Bube: »Photoconductivity of Solids«, New York 1960, S. 108, bekannt ist, können Verunreinigungen in alle Arten von Kristallen eingeführt werden, indem man die Verunreinigungen mit der Oberfläche eines Kristalls in Kontakt bringt und erhitzt, wodurch die Verunreinigung in den Kristall diffundiert.

Aus der Technik ist bekannt, daß mit einer Akzeptorverunreinigung hochdotiertes Zinn(IV)-oxid eine sehr geringe Leitfähigkeit (gewöhnlich geringer als 10-⁶Oh[Ti-¹ · cm~' in Abwesenheit von Licht und Photoleitfähigkeit bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht zeigt. Die Photoleitfähigkeit eines solchen Akzeptor-dotierten Zinn(IV)-oxids fällt jedoch hinsichtlich der Leitfähigkeitsempfindlichkeit und Ansprechbarkeitsempfindlichkeit sehr schlecht aus und ist ziemlich instabil, d. h., die Photoempfindlichkeit unterliegt dauernden Änderungen infolge einer geringfügigen Erwärmung oder fortgesetzten Bestrahlung durch Licht.

Im allgemeinen wird die Photoempfindlichkeit einer photoleitenden Vorrichtung durch zwei physikalische Größen repräsentiert, das Leitfähigkeitsverhältnis und die Leitfähigkeitsempfindlichkeit. Das erstere ist definiert als das Verhältnis von Lichtleitfähigkeit (elektrische Leitfähigkeit in Gegenwart von Erregerlicht) zu

Dunkelleitfähigkeit, und die letztere als die relative Änderung der elektrischen Leitfähigkeil je' Intenskätseinheit an Erregerlicht (Ohm - 'Watt- 'cm²). Eine Photoisitervorrichtung mit einem großen Leitfähigkeitsverhältnis hat nicht notwendigerweise eine hohe Leitfähigkeitsempfindlichkeit und umgekehrt. Vom Standpunkt der praktischen Anwendung ist es erwünscht, daß eine Photoleitervorrichtung ein großes Leitfähigkeitsverhaitnis und auch eine hohe Leitfähigkeitsempfindlichkeit hat.

Eine zur Erfassung von ultraviolettem Licht geeignete Zinn(IV)-oxiüphotoleitervorrichlung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art wird in der zu einem älteren Patent gehörenden DT-PS 20 53 902 beschrieben; sie benutzt einen Zinn(lV)-oxid-Körper, welcher in Sauerstoffgas unter hohem Druck zwecks Verkleinerung des Sauerstoffdefizits erhitzt wird. Obwohl diese Vorrichtung eine ausgezeichnete Ansprechbarkeitsgeschwindigkeit der Größenordnung 10-²Sek. und gute Stabilität aufweist, ergeben sich bei ihrer praktischen Anwendung und beim Herstellungsverfahren mehrere Probleme: 1. ist die Leitfähigkeitsempfindlichkeit ziemlich gering und beträgt gewöhnlich 10-'Ohm-¹ Watt-'cm², weshalb für den praktischen Einsatz im allgemeinen ein elektrischer Verstärker benötigt wird; 2. ist die Vorrichtung gegenüber sichtbarem Licht, d. h. Licht einer Wellenlänge über 3800 Ä, nicht völlig unempfindlich, was zu gewissen Schwierigkeiten bei der Erfassung von ultraviolettem Licht mit Hintergrund von sichtbarem Licht führt. 3. ist bei der Herstellung eine Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre unter hohem Druck erforderlich, was technisch schwierig und teuer ist; 4. sind die Photoleitereigenschaften, insbesondere der Dunkelwiderstand (elektrischer Widerstand in Abwesenheit von Licht), gegenüber Fremdverunreinigungen, insbesondere Antimon, das zufällig im Zinn(IV)-oxid-Körper enthalten sein kann, sehr empfindlich, deshalb ist die Herstellung dieser Vorrichtung nur schlecht reproduzierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zinn(IV)-oxid-Photoleitervorrichtung zur Erfassung von ultraviolettem Licht zu schaffen, die ein großes Leitfähigkeitsverhältnis, hohe Leitfähigkeitsempfindlichkeit und gute Reproduzierbarkeit aufweist, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Photoleitervorrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mittel gelöst.

Das Verfahren zur Herstellung dieser Photoleitervorrichtung, bei dem von einem Körper aus leitfähigem Zinn(IV)-oxid ausgegangen wird und an diesem Körper zwei Elektroden angebracht werden, besteht darin, daß man eine Akzeptorverunreinigung in mindestens einen Teil der Oberflächenschicht dieses Körpers diffundieren läßt, um eine photoleitende Laminalzone herzustellen, und die zwei Elektroden in der Weise anbringt, daß mindestens eine dieser beiden Elektroden an der photoleitenden Laminalzone befestigt wird.

Durch die Erfindung wird eine Zinn(IV)-oxid-Photoleitervorrichtung zur Erfassung von ultraviolettem Licht geschaffen, die ein großes Leitfähigkeitsverhältnis und eine hohe Leitfähigkeitsempfindlichkeit gegenüber ultraviolettem Licht aufweist und mit hoher Reproduzierbarkeit durch ein einfaches Verfahren hergestellt werden kann. Diese Photoleitervorrichtung ist gegenüber sichtbarem Licht völlig unempfindlich. Bei der Herstellung dieser Vorrichtung ist ein unter hohem Druck stehendes Sauerstoffgas nicht erforderlich.

Die Zinn(lV)-oxid-Photoleitervorriclitung gemäß der Erfindung wird anhand der Zeichnung und der Beispiele näher beschrieben;

Fig. 1 stellt den Querschnitt einer Photoleitervorrichtung,

F i g. 2 den Querschnitt einer anderen und
Fig.3 den Querschnitt einer weiteren Photoleitervorrichtung dar.

Das Diagramm in F i g. 4, in welchem der Photostrom gegen die Wellenlänge aufgetragen ist, zeigt die spektrale Abhängigkeit einer Photoleitervorrichtung.
In F i g. 1 weist die Photoleitervorrichtung der abgebildeten Ausführungsform einen Zinn(IV)-oxid-Körper 10 mit einer photoleitenden Laminalzone 2 auf, welche so ausgebildet ist, daß sie eine leitende Zone 1 umschließt. Zwei Elektroden 3 und 4 sind an der Oberfläche dieser photoleitenden Laminalzone 2 angebracht und leitend mit entsprechenden elektrischen Zuführungen 5 und 6 verbunden.

Die Photoleitervorrichtung der Fig. 2 zeigt einen Zinn(lV)-oxid-Körper 10 mit einer leitenden Zone 1 und zwei photoleilenden Laminalzonen 2 und 2', welche durch diese leitende Zone 1 voneinander getrennt sind. Jede dieser beiden photoleitenden Laminalzonen 2 und 2' nimmt einen Teil der Oberflächenschicht dieses Zinn(lV)-oxid-Körpers 10 ein. Zwei Elektroden 3 und 4 sind an diesen photoleitenden Laminalzonen 2 und 2' entsprechend angebracht und leitend mit entsprechenden elektrischen Zuführungen 5 und 6 verbunden.

In Fig. 3 weist die Photoleitervorrichtung dieser Ausführungsform einen Zinn(lV)-oxid-Körper 10 auf mit einer leitenden Zone 1 und einer photoleitenden Laminalzone 2, welche so ausgebildet ist, daß sie die gesamte eine flache Oberfläche dieses Zinn(lV)-oxid-Körpers 10 einnimmt. Eine Elektrode 3 ist an der Oberfläche dieser photoleitenden Laminalzone 2 angebracht. Eine andere Elektrode 4 ist an der Oberfläche dieser leitenden Zone 1 angebracht. Elektrische Zuführungen 5 und 6 sind leitend mit diesen Elektroden 3 und 4 entsprechend verbunden.

Die an dieser leitenden Zone 1 anliegende Elektrode (wie die Elektrode 4 in Fig.3) und die an dieser photoleitenden Laminalzone 2 anliegende Elektrode wird hier entsprechend als »Typ-I-Elektrode« bzw. »Typ-lI-Elektrode« bezeichnet.

Zur Erfassung von ultraviolettem Licht wird an die Vorrichtung eine deich- oder Wechselspannung über die elektrischen Zuführungen 5 und 6 angelegt, und die aktive Oberfläche (die Oberfläche mit der Typ-II-Elektrode) dieses Zinn(lV)-oxid-Körpers 10 wird ultraviolettem Licht in einer Weise ausgesetzt, wie sie in den Fig. 1, 2 und 3 schematisch angedeutet ist. Durch Registrierung des Photostromes durch die Vorrichtung mittels geeigneter Vorrichtungen, wie eines Amperemeters, kann man die Intensität des ultravioletten Lichtes erfahren.

Die spektrale Abhängigkeit des Photostromes einer

erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig.4 gezeigt. Wie man ersieht, besitzt die Vorrichtung Empfindlichkeit nur gegenüber ultraviolettem Licht mit einer kürzeren Wellenlänge als 3800 Ä. Die Vorrichtung ist gegenüber sichtbarem Licht vollkommen unempfind-

lieh. Die maximale Empfindlichkeit liegt um rund 3400 Ä. Dieser Zinn(IV)-oxid-Körper 10 kann aus einer beliebigen verfügbaren Form sein, wie ein polykristalliner Körper, ein dicker Film und ein Einkristall. Das

beste Ergebnis wird bei Verwendung der Form eines Einkristalls erhalten.

Die leitende Zone 1 weist eine N-Typ-Leitfähigkeit auf und besteht im wesentlichen aus Zinn(lV)-oxid. Es wird bevorzugt, daß die Leitfähigkeit dieser leitenden Zone 1 mehr als 10-²OhIT)-¹ cm-' beträgt. Obwohl es prinzipiell keine obere Grenze für die Betriebsleitfähigkeit gibt, sind nicht mehr als KPOhm-'cm-' erforderlich, weil die Photoleitfähigkeit der Vorrichtung nicht bedeutend zunimmt bei Zunahme ihrer Leitfähigkeit über 10² Ohm^¹ cm-'. Es wird bevorzugt,daß diese leitende Zone 1 aus Zinn(lV)-oxid hoher Reinheit besteht (z. B. über 99,99%). Der Begriff »hohe Reinheit« wird hier in dem Sinne verwendet, daß die in dem Material enthaltene Menge an Fremdverunreinigungen extrem klein ist (z. B. weniger als 0,01 %); er bezieht sich jedoch nicht auf die innewohnenden Defekte, welche dem Material die elektrische N-Typ-Leitfähigkeit geben. Zinn(lV)-oxid, das mit einer kleinen Menge an Donorverunreinigungen, wie Antimon, dotiert ist, kann auch für diese leitende Zone 1 verwendet werden. In diesem Fall ist jedoch die Konzentration der Donorverunreinigung vorzugsweise geringer als 0,1 Atomprozent. Eine höhere Konzentralion der Donorverunreinigung neigt dazu, die Lichtempfindlichkeit der erhaltenen Vorrichtung abzubauen.

Besagte photolcitende Laminalzone 2 besteht im wesentlichen aus Zinn(lV)-oxid und einer Akzeptorverunreinigung und ist photoleitfähig, d. h., sie hat eine sehr geringe Leitfähigkeit in Abwesenheit von Licht und wird leitend, wenn sie mit Licht einer geeigneten Wellenlänge bestrahlt wird. Obwohl diese photolcitende Laminalzone 2 eine sehr geringe Leitfähigkeit aufweist, zeigt sie die gleiche N-Lcitfähigkcit wie die leitende Zone 1. Daher ist der Kontakt zwischen diesen beiden Zonen ohmisch und nicht-rektifizicrcncl. Besagte phololeitcnclc Laminalzone 2 weist mindestens eine freie Oberfläche auf, die für die Anbringung der Elektrode (Typ II) vorgesehen ist. Besagte Akzcptorvcrunreinigung kann Aluminium, Gallium, Cadmium oder Indium sein. Das beste Ergebnis wird bei Verwendung von Aluminium erhalten.

Die Dicke dieser photolcitendcn Laminalzone 2 beträgt vorzugsweise weniger als 200 Mikrometer. Eine Vorrichtung mit einer photolcitendcn Laminalzone dicker als 200 Mikrometer zeigt eine ziemlich schlechte Leitfähigkeitsempfindlichkcit. Die Lcitfühigkeiisenipl'incllichkeii ist höher für eine Vorrichtung mil einer dünneren phololeilenclcn Laminalzone. Jedoch hai eine Vorrichtung mit einer extrem dünnen photolcitciulen Lnminalzone (z. B. dünner uls etwa 1 Mikrometer) tliu Tendenz, eine instabile Photoleitfühigkeit zu zeigen, und kann mit verhältnismäßig schlechter Reproduzierbarkcit hergestellt werden.

Eine dieser beiden Elektroden 3 und 4 muß an besagter photoleitender Luminnlzonc 2 befestigt werden, d. h., sie muß eine Typ-Il-Elektrode sein. Die andere Elektrode kunn entweder an dieser photoleitenden Lnminalzone 2 (Typ II) oder an der leitenden Zone 1 (Typ I) befestigt sein. Der Kontakt zwischen diesen Elektroden und dem Zinn(IV>oxid-Körpcr 10 ist erforderlichermaßen ohmisch oder nuhczu ohmisch, um eine hohe Lcitfühigkeitsempfindlichkcit zu erhalten. Besagte leitende Zone 1 besitzt eine große Anzahl von Loltungselcktroncn, welche die Rolle übernehmen, den Effekt der Kontaktsperre zu verkleinern und bildet daher einen ohmischen oder nahezu ohmischen Konltikt mil den meisten, uns der Technik bekannten Elektrodenmaterialien. Irgendein geeignetes Elektrodenmaterial, wie Metalle, Legierungen und Leitungspaste, kann für die Typ-I-Elektrode verwendet werden. Die Elektrodenmaterialien, welche einen ohmischen oder nahezu 5 ohmischen Kontakt mit dieser photoleitenden Laminalzone 2 bilden, sind Aluminium, Titan, Indium, Zinn, Nickel, Chrom und eine Legierung aus Indium und Gallium. Ein anderes ohmisches Elektrodenmaterial ist ein leitfähiger Zinn(I V)-oxidfilm der aus der Technik als

ίο transparentes Elektrodenmaterial allgemein bekannt ist. Eine Vorrichtung mit einer aus Aluminium bestehenden Typ-Il-Elektrode besitzt die beste Leitfähigkeitsempfindlichkeit. Eine Vorrichtung mit einer aus Zinn bestehenden Typ-Il-Elektrode weist eine ausgezeichnete Leitfähigkeitsempfindlichkeit und die beste Stabilität auf, d. h., der Alterungsabbau der Photoempfindlichkeit ist sehr klein. Eine Vorrichtung mit einer aus Chrom bestehenden Typ-Il-Elektrode besitzt eine ausgezeichnete Leitfähigkeitsempfindlichkeit und Stabilität und kann mit der besten Reproduzierbarkeit hergestellt werden.

Besagter Zinn(IV)-oxid-Körper 10 kann zum Beispiel auf folgende Weise hergestellt werden. Ein Körper aus leitfähigem Zinn(IV)-oxid hoher Reinheit wird durch irgendein verfügbares und geeignetes Verfahren vorbereitet, wie durch Anwendung einer Dampfreaktion zwischen hochreinem Zinn(lV)-chlorid (SnCU) und Wasser in einem auf eine erhöhte Temperatur erhitzten Ofen. Dieser leitende Zinn(IV)-oxid-Körper wird gegebenenfalls unicr Anwendung eines geeigneten Verfahrens zu einer Scheibe geschnitten und poliert. Eine Akzeptorverunreinigung, zum Beispiel Aluminium, wird in die Oberflächenschicht dieser Scheibe zwecks I lcrslellung einer phololeitendcn Laminalregion cliffundicrcn lassen. Der innere Teil dieser Scheibe bleibt undotiert und leitend und dient als die leitende Region der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein bevorzugtes Verfahren für diesen Diffusionsschritt besteht darin, die leitende Zinn(IV)-oxicl-Scheibe mit dem Oxid eines Akzeptormetalls, wie Aluminiumoxid, als Diffusionsquelle zu erhitzen; beispielsweise wird diese Zinn(IV)-oxid-Scheibe auf eine Platte aus Aluininiiimkeramik gcsel/.t oder in feinem Aliiminiiirnoxiclpulver eingebettet und auf eine erhöhte Temperatur erhitzt. Die l'lei/.iempcratur liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1100 bis 1400"C. Ein aktives Eindringen einer Akzeptorverunreinigung in das Krisiallgitter von Zinn(IV)-oxid findet nur oberhalb IH)O¹¹C sum, l-inu höhere Temperatur uls 1400"C ist nicht anwendbar, du

so die Dissozialionsreaklion von /.inn(IV)-oxid zu Zinn(ll)· oxid und Sauerstoff oberhalb dieser Temperatur ukliv eintritt. Besagte Diffusionsquelle kann ein Gemisch au; Zinn(IV)-oxid und dem Oxid eines Akzcptormcuills sein beispielsweise knnn es ein Gemisch aus fein-gepulver

tem Zinn(IV)-oxid und Aluminiumoxid oder eir verdichteter Körper desselben sein. Eine solche Diffusionsquelle ist besonders wirksam, wenn Indiuir oder Cadmium uls Doiierungsvorunreinigung vcrwen (let werden. Zinn(IV)-oxld übernimmt in diesen

fio Gemisch die Aufgabe, eine rusche Verdiimpfung dci flüchtigen Doticrungsmittels, Indiumoxids oder CuU miumoxids, bei einer erhöhten Temperatur zu unter drücken. Die Dicke der photolcitcnden Lumlnalrogiot knnn geregelt werden, indem man die Diffuslonsbedin

fts gungen, wie die Menge dos Dotierungsmittels, dii Heiztempcrutur und die Erhitzungsduucr kontrolliert Diese Dicke knnn mittels eines geeigneten Verfuhren gemessen werden, indem man zum Heispiel stets OIi

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venig der Oberfläche der photoleitenden Laminalre- *ion unter Verwendung eines geeigneten Schleifmittels abschleift und die Änderung im spezifischen Oberflä- :henwiderstand beobachtet.

Die beiden Elektroden 3 und 4 können mittels eines geeigneten und verfügbaren Verfahrens angebracht werden, wie durch Vakuumabscheidung von Metall, Metallplattierung, Metallaufsprühen, Aufstreichen einer elektrisch leitfähigen Paste oder Aufbringen einer flüssigen Legierung. Im allgemeinen werden die elektrischen und mechanischen Eigenschaften dieser beiden Elektroden, speziell der Typ-11-Elektrode, ernstlich verschlechtert durch Verunreinigungen in dem Kontaktbereich der Oberfläche. Diese Verunreinigungen müssen — wenn sie vorhanden sind — von diesem Kontaktbereich vor dem Anbringen der Elektroden durch ein geeignetes Verfahren, wie durch chemische Reinigung und/oder lonenbeschuß, entfernt werden. Vorzugsweise werden diese Elektroden in einer evakuierten Kammer unter Verwendung beispielsweise eines Verfahrens zur Vakuumaufdampfung von Metall gebildet, um eine weitere Verunreinigung zu verhindern.

Die elektrischen Eigenschaften (Kontaktrauschen und Kontaktwiderstand) des Kontaktes zwischen Zinnoder Chromelcktrodc und der photoleitcndcn Laminalrcgion können wesentlich verbessert werden, wenn man eine Wärmebehandlung in einem geeigneten Schritt nach der Ausbildung dieser Elektrode vornimmt. Die Heiztemperatur liegt vorzugsweise in einem Bereich von 150" bis 230" C für eine Zinnelektrode und von 150° bis 250"C für eine ChiOmclektrodc. Diese Wärmebehandlung kann in Luft oder in einer Inerigasatmosphäre ausgeführt werden. Eine reduzierende Gasatmosphäre und Vakuum müssen vermieden werden, da sie die Dunkelleitfähigkeit erhöhen und deshalb das Leitfähigkeitsverhältnis der erhaltenen Vorrichtung herabsetzen können.

Die i liiftk-sligkcit eines Elektrodenmaterial* in bezug auf den Z'mn(lV)-oxid-Körper beeinflußt die Reprodu-/ierbarkeit und Verläßlichkeit der Vorrichtung. Unter ilen verwendbaren Klekirodennuiterialien besitzt Vakuum-abgeschiedenes Chrom die beste Haftfestigkeit. Die Haftfestigkeit erhöhl sich weiter, wenn Chrom auf der Oberfläche eines /inn(IV)-oxid-Körpcrs abgeschieden wird, welcher über 50"C im Vakuum erhitzt ist. Obwohl die I luftfosligkeil steigt, wenn die Temperatur zunimmt, ist das l.eiil'iihigkeitsverhältnis der erhaltenen Vorrichtung im allgemeinen schlecht, wenn besagter Körper aiii über 150"C erhitzt wird.

Die Zuführungen 3 und b werden an der entsprechenden Elektrode 3 und 4 mittels eines verfügbaren und geeigneten Verfahrens leitend verbunden, wie durch Löten oder Schweißen oder durch Verwendung von elektrisch IchfUhigor Huftpastc. Eine Federzuführung, die «us einem geeigneten Metall, wie Phosphorbronze, oder einer Legierung uus Platin und Iridium hergestellt ist, ist ebenfalls verwendbar.

Eine Vorrichtung weist mindestens eine photoleitfllhi· ge Laminulrcgion mit sehr geringer DunkelleitfUhigkeit. eine leitende Region mit hoher Leitfähigkeit und zwei ohmschc Elektroden mit kleinem Kontuktwidersutnd iiuf, Die Leitfähigkeit der bu-sagicn photolcilcnden Lumlnulregion liegt typisch in der Größenordnung von 10-"OhIiV-¹ cm-' In Abwesenheit von uliruvlolettem Licht und steigt steil im, wenn mit ultraviolettem Licht einer Wellenlänge Im Bereich von 3000 bis 3800 A bestrahlt wird. Die Lichtleilfilhigkcit dieser phololeiien· den Lumlnalregkin liegt typischerweise in der Größenordnung von lO-'Ohm-'cm-', wenn mit ultraviolettem Licht einer Intensität in der Größenordnung von 10~⁴ Watt cm-² bestrahlt wird. Da die Leitfähigkeit der besagten leitenden Region gemäß der Erfindung viel höher ist als die Licht- bzw. Helleitfähigkeit besagter photoleitenden Laminalregion, hat der Photostrom wegen der in dieser photoleitenden Laminalregion erzeugten Phototräger die Neigung, über diese leitende Region zu fließen. Die Situation ist schematisch in den

ίο Fig. 1, 2 und 3 mittels durchgezogener Pfeile für drei Typen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Als Folge dieses Fließschemas des Photostroms und der Tatsache, daß die Leitfähigkeit der leitenden Region viel höher ist als die Lichtleitfähigkeit der photoleitenden Laminalregion, ist das an einer Vorrichtung anliegende elektrische Feld zur photoleitenden Laminalregion hin stark konzentriert. Deswegen zeigt die Vorrichtung eine sehr hohe Leitfähigkeitsempfindlichkeit.

Die Durchdringungstiefe des ultravioletten Lichtes, die für die Photolcitfähigkeit von Zinn(IV)-oxid wirksam ist, liegt bei etwa 200 Mikrometer. Eine Vorrichtung mit einer dickeren photoleitenden Laminalregion als besagter Durchdringungstiefe hat eine ziemlich schlechte Lcitfähigkeilsempfindlichkcit; sie besitzt einen sehr hohen spezifischen Widerstand, selbst wenn sie mit verhältnismäßig intensivem ultraviolettem Licht belichtet wird. Die Leitfähigkeitsempfindlichkeit ist allgemein höher für eine Vorrichtung mit dünnerer photoleitendcr Laminalregion. Eine Vorrichtung mit einer extrem dünnen photolcitendcn Laminalregion hat jedoch die Neigung, eine ziemlich große Empfindlichkeitsänderung bei Alterung zu zeigen. Dies kann den instabilen Obcrflächenphänomcncn zugeschrieben werden, die bei phoioclcktrischen Phänomenen in einer solchen Vor-

XS richtung relativ wichtig sind.

Wie schon erwähnt, ist ein Akzeptor-dotierter Zinn(IV)-oxid-Photolciter der bisherigen Technik ziemlich instabil. Diese Instabilität geht hauptsächlich auf die Tatsache zurück, daß der Obcrflilchen/.ustand des Akzeptor-dotierten Zinn(IV)-oxids einer dauernden Änderung unter dem Einfluß der Umgebungsntmosphärc unterliegt und der l'hotostrom in diesem Photoleiter der bisherigen Technik hauptsächlich über diese instabile Oberfläche fließt. In der erfiiuliingsgemilßcn

.|s Vorrichtung fließt der l'hotostrom vorwiegend durch die Masse des Zinn(IV)-oxid-Körpers, wie oben erwähnt. Deswegen ist die erl'indunysgcmiiße Vorrichtung gegenüber der I Jingebungsiitmosphäre sehr stnbil. Diese Stabiltät der erfindungsgcnillßcn Vorrichtung

.so kann weiter dadurch verbessert werden, daß man vor dem Schritt der Elcktrodcnunbringung diesen Körper uus Zlnn(IV)-oxld, der dem Diffusionsschritt in einer Sauerstoffutmosphüre unter hohem Druck ausgesetzt ist, erhitzt. Dieser oxidierende Schritt hat die Aufgabe die innewohnenden Defekte in diesem Zlnn(IV)-oxid· Körper herabzusetzen und die Aktivität der Oberfläche der phoioleltcnden Lamlnulrcglon hinsichtlich dei Umgcbungsaimosphürc zu vermindern, Die Helztcmpe· i'iitut- liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1200" bli

<«> 1400⁰C. Eine Temperatur unter 1200^uC Ist für die ober crwHhnte Verbesserung nicht wirksam. Eine Tempera tür UbLM' 1400"C kann die phoiolcltendc Laminalrcgior dieses Körpers schildigen wegen der Dlssoziatlonsrcak tion des Zinn(IV)-oxkls zu Zlnn(ll)-oxld und Sauerstofl

<>5 IiIn Suuerxiofftlruck von nur 2 kg/cm³ Ist wirksam·, eh höherer Druck bringt bessere Ergebnisse hervor, Es Is wichtig, daß dieser oxidierende Schritt durchgeführ wird, nachdem der besagte Diffuslonsschritt tibyoschlos

sen ist. Keine Verbesserung kann erreicht werden, wenn dieser Diffusionsschritt in einer Sauerstoffatmosphäre unter hohem Druck erfolgt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine sehr hohe Leitfähigkeitsempfindlichkeit, bezeichnend in der Größenordnung von 1 Ohm-'Watt-'cm², auf. Der Wert ist etwa zehnmal so groß wie die durch die bisherige Technik erhaltenen Werte. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist verhältnismäßig unempfindlich gegenüber Fremdverunreinigungen und kann daher unter hoher Reproduzierbarkeit hergestellt werden.

Die erfinclungsgemäße Vorrichtung ist völlig unempfindlich gegenüber sichtbarem Licht, wie man aus F i g. 4 ersieht. Deswegen ist die Vorrichtung dieser Erfindung sehr brauchbar zur Erfassung von ultraviolettem Licht, insbesondere im Hintergrund von sichtbarem Licht, welches unter gewöhnlichen Umständen unvermeidlich vorhanden ist.

Beispiel 1

Zinn(IV)-oxid-Einkristalle mit einer Reinheit von mehr als 99,99% wurden unter Ausnutzung einer Dampfphasenreaktion zwischen Zinn(IV)-chlorid (SnCl₄) und Wasser bei hoher Temperatur hergestellt. Ein Kristall mit einer elektrischen Leitfähigkeit von etwa 0,5OhHi-¹Cm-' wurde für den Wachstumsansatz ausgewählt. Der Kristall wurde zu Scheibchen unter Verwendung einer üblichen Diamantscheibe geschnitten. Dann wurde eine der Scheiben bis zu einer Dicke von etwa 0,3 mm durch Verwendung eines Läpp-Pulvcrs abgeschliffen und auf einer Seite zu einer störungsfreien flachen Oberfläche poliert. Die Scheibe wurde zu Stückchen mit einer Größe von etwa I χ 1 χ 0,3 min¹ unter Verwendung einer Diamantreißluulel geschnitten. Die Stückchen wurden durch Ultraschall mit Trichloräthylcn, nachfolgend durch Aceton und dann destilliertes Wasser gereinigt, um Klebstoff, Läpp-Pulver und andere Verunreinigungen zu entfernen, und dann in einer staubfreien Kammer getrocknet. Die so gereinigten Stückchen wurden in einem Aluminiumoxidpulvcr hoher Reinheit eingebettet, das in ein Aiuminiumoxidschiffehen gegeben war. Das Schiffchen wurde dann in einen herkömmlichen Elektroofen gesetzt und 8 Stunden auf 1300"C erhitzt, um Aluminium in die Oberflächenschicht der Stückchen cindil'fuiidicren zu lassen und sie photoloitend zu machen. Die so gebildete phololcitende Laminalrcgioii hatte eine Dicke von etwa 25 Mikrometer. Nach Beendi^un^ des Diffusionsschrittes wurden die Stückchen durch Ultraschall mil destilliertem Wasser gereinigt, um Aluminiumoxidpulvcr zu entfernen, und in der staubfreien Kammer getrocknet. Nach der Reinigung wurde eines der Stückchen in einer Vakuumkammer mit einer Glasvakuumglocke befestigt. Die Kontaktflüche wurde auf der Oberfläche des Stückchens durch Aufsetzen einer Metallmasklorung mit einem Ätzmuster definiert. Die Vnkuumglocke wurde bis zu einem Druck der Größenordnung von IxIO-⁹ Torr evakuiert und dann wieder mit Luft bis zu einem Druck der Größenordnung 10 Torr gefüllt, und es wurde eine Glimmentladung zwecks Entfernung von Verunreinigungen auf der Oberflüche des Stückchens durch Anlegen einer elektrischen Hochspannung an ein Paar von innerhalb der Vakuumkammer angeordneten Elektroden ausgelöst. Die Glimmentladung wurde etwa IO Minuten fortgesetzt. Nach der Vßrunreinlgungseiitfernung wurde die Vakuumglocke wieder bis zu einem Druck der Größenordnung 1 χ 10-'Torr evakuiert. Ein Elektrodenpaar wurde gebildet, in dem ein dünner Film auf dem Kontaktbereich der Oberfläche des Stückchens mittels einer herkömmlichen Vakuumaufdampfungstechnik abgeschieden wurde. Zwei elektrische Zuführungen wurden leitend mit der entsprechenden Elektrode unter Verwendung einer Silberdispersionshaftpaste verbunden und 4 Stunden auf 8O⁰C erhitzt, um die Paste zu härten. Die so gefertigte photoleitende Vorrichtung hatte den Aufbau wie in F i g. I. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung sind in Tabelle 1 gegeben, d. h. der Hell- bzw. Lichtwiderstand, der Dunkelwiderstand, das Leitfähigkeitsverhältnis, die Leitfähigkeitsempfindlichkeit und die relative Änderung der Leitfähigkeitsempfindlichkeit bei Alterung. Der Lichtwiderstand (Ri) und Dunkelwiderstand (Rd) der Vorrichtung wurden aul folgende Weise gemessen: Die Vorrichtung wurde mit monochromatischem ultraviolettem Licht einer Wellenlänge von 3400 Ä und einer Intensität von 0,1 mW/cm^: belichtet und der elektrische Widerstand (Rl) mit einem an die Vorrichtung geschalteten Ohmmeter gemessen dann wurde das ultraviolette Licht abgeschnitten und nach 10 Sekunden der elektrische Widerstand (Rd) der Vorrichtung wiederum auf dem Ohmmeter gemessen Das Leitfähigkeitsverhältnis und die Leitfähigkeitsempfindlichkeit, welche schon definiert worden sind, wurder auf der Grundlage der Werte von R/. und Rd bewertet Nach der Messung von Rl und Rd wurde die Vorrichtung einem Alterungstest unterworfen; die Vorrichtung wurde während 200 Stunden mit etw.i

yo 0,2 mW/cm² an ultraviolettem Licht aus einer UV-Fluoreszenzlampe, unter Anlegen von 6 Volt Gleichstrom belichtet. Die Prozent Änderung der l.eitfähigkcitsempfindlichkeit vor und nach dem Alicrungstest wurder berechnet und sind in der letzten Spalte in Tabelle I

angegeben.

B e i s ρ i c 1 2

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Vorfall ren wie in Beispiel 1 angefertigt, mit der Ausnahme, dal? •to die Elektroden der Vorrichtung des Beispiels 2 cinci Wärmebehandlung bei 150" C während 1 Stiindt unterworfen wurden, bevor die elektrischen Zufülmin· gen angebracht wurden. Die Photoleiterkonstanten clci Vorrichtung wurden nach dem gleichen Vorfahrer ■is gemessen wie in Beispiel I; die Werte sind in Tabelle I b

Beispiel 3

Eine Vorrichtung wurde nach dom gleichen Verfall·

so ren wie in Beispiel I angcforiigl, mit der Ausnahme, dal:

clic Elektroden der Vorrichtung dieses Beispiels 3 einei

Wärmebehandlung bei 200^dC wahrend I Stund«

unterzogen wurden, bevor die elektrischen Zuführun· gen angebracht wurden. Die Photoleiterkonstanten doi

5.1 Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wk

in Beispiel I gemessen; die Werte sind In Tabelle I

angeführt.

Beispiel 4

go Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfall· ren wie in Beispiel I angefertigt, mit der Ausnahme, daE die Elektroden der Vorrichtung dieses Beispiels 4 einei Wärmebehandlung bei 23O⁰C wUhrend I Stunde unterzogen wurden, bevor die elektrischen Zuführun·

<>s gen angebracht wurden. Die Photoleiterkonstanten dei Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wl< in Beispiel 1 gemessen; die Werte sind In Tubelle I angegeben,

Beispiel 5

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 angefertigt, mit der Ausnahme, daß die Elektroden der Vorrichtung dieses Beispiels 5 einer Wärmebehandlung bei 200°C während 1 Stunde unterworfen wurden, nachdem die Anbringung der elektrischen Zuführungen abgeschlossen war. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen; die Werte sind in Tabelle 1 angeführt.

Beispiel 6

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 angefertigt, mit der Ausnahme, daß das Elektrodenmaterial der Vorrichtung dieses Beispiels

6 Aluminium war. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel I gemessen; die Werte sind in Tabelle 1 angegeben.

Beispiel 7

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel I angefertigt, mit der Ausnahme, daß das Elektrodenmaterial der Vorrichtung dieses Beispiels

7 Chrom war. Die Photoleitcrkonsianten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen; die Werte sind in Tabelle I angeführt.

Beispiel 8

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 7 angefertigt, mit der Ausnahme, daß in diesem Beispiel 8 das in der Vakuumkammer befestigte Stückchen auf 50"C! während der Anbringung der Chromelekiroden erwärmt wurde. Die Photoleiicr konstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel I gemessen; die Werte sind in Tabelle 1 angegeben.

Il e i s ρ i L-1 9

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 8 angefertigt, mit der Ausnahme, daß in diesem Beispiel9 die 1 lei/.tcmpcratur des Stückchens während der Anbringung der Chromclektroden 100"C" betrug. Die l'hotoleiterkonstantcn der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel I ):omesscn;dic Werte sind in Tabelle I angeführt.

Beispiel IO _M,

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 8 angefertigt, mit der Ausnahme, dnß in diesem Beispiel 10 die Heiztemperatur des Stückchens wahrend der Anbringung der Chromelcktrodcn 15O⁰C betrug. Die Photoleiterkonstnnten der Vorrieh· js tung wurden nach dem gleichen Verfuhren wie in Beispiel I gemessen; die Werte sind in Tabelle I

"^n8u80bcn· Beispiel II

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Vorfall· <₁₀ ren wie in Beispiel 9 angeferligt, mit der Ausnahm«, dnß die Elektroden der Vorrichtung dieses Beispiels 11 einer Wärmebehandlung bei 15O⁰C wUhrend I Stunde unterzogen wurden, bevor elektrische Zuführungen angebracht wurden. Die Photolcltcrkonstantcn der <ij Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel I gemessen! die Werte sind in Tabelle 1 angeführt.

Beispiel 12

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 9 angefertigt, mit der Ausnahme, daß die Elektroden der Vorrichtung dieses Beispiels 12 einer Wärmebehandlung uei 200⁰C während 1 Stunde unterworfen wurden, bevor elektrische Zuführunger angebracht wurden. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wie ίο in Beispiel 1 gemessen; die Werte sind in Tabelle ! angegeben.

Beispiel 13

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 9 angefertig'., mit der Ausnahme, daß die Elektroden der Vorrichtung dieses Beispiels 13 einer Wärmebehandlung bei 250⁰C während 1 Stunde unterworfen wurden, bevor elektrische Zuführunger angebracht wurden. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen; die Werte sind in Tabelle 1 angeführt.

Beispiel 14

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfall ren wie in Beispiel 9 angefertigt, mit Ausnahme dci Anbringung der elektrischen Zuführungen. Die elektri sehen Zuführungen der Vorrichtung dieses Beispiels H winden in folgender Weise angebracht: Auf dei

.10 entsprechenden Elektrode wurden Aluminiumfilmi mittels eines Verfahrens der Vakuumaiirdampfung. abgeschieden und dann ein Aluminiumdraht mit einen Durchmesser von 0,025 mm durch Ultraschall an den entsprechenden Aliiminiumfilm gebunden. Die Photo

.15 leiterkoiisianlen der Vorrichtung wurden nach den gleichen Verfahren gemessen wie in Beispiel 1; du Werte sind in Tabelle ! angegeben.

Beispiel Ii

.|o Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfall ren wie in Beispiel 14 angefertigt, mit der Ausnahme daß 1.¹IL- Vorrichtung dieses Beispiels 15 einer Wiirinebe handliiiig bei 2V)"C während 20 Minuten, nachdem dii elektrischen Zuführungen angebracht waren, unterwor

•l.s fen wurde. Die l'hotoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel I gemessen; die Werte sind in Tabelle I angeführt.

Beispiel Ui

tine Vorrichtung wurilu nach dem gleichen Verfall ren wie in Beispiel I angefertigt, mit der Ausnahme, dal in diesem Beispiel 16 die Hciztemperatur und -dauer ii dem Sehritt zur Herstellung der photoleitendet Laminnlrcgion entsprechend HOO⁰C und 96 Stundet betrugen, Die Dicke der photolcitendcn Litminulregioi der Vorrichtung dieses Beispiels 16 wur etwa 1 Mikrometer, Die Photoleiterkonstanten der Vorrich lung wurden nach dem gleichen Verfahren gemessei wie in Beispiel 1; die Werte sind in Tabelle 1 angeführt.

Beispiel 17

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfall ren wie in Beispiel I angefertigt, mit der Ausnahme, dnl in diesem Beispiel 17 die Heiztemperatur und -dauer Ii dem Schritt zur Herstellung der photoleltendei Laminulreglon entsprechend HOO⁰C und 8 Stundet betrugen. Die Dicke der photoleitenden Laminnleegloi

der Vorrichtung dieses Beispiels 17 betrug etwa 80 Mikrometer. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen; die Werte sind in Tabelle 1 angegeben.

Beispiel 18

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in 3eispiel 1 angefertigt, mit der Ausnahme, daß der Zinn(lV)-oxid-Kristall dieses Beispiels 18 eine Leitfähigkeit von etwa 0,01 Ohm-'cm-' hatte. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen; die Werte sind in Tabelle 1 angeführt.

Beispiel 19

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 angefertigt, mit der Ausnahme, daß der Zinn(IV)-oxid-Kristall dieses Beispiels 19 eine Leitfähigkeit von etwa eoOhm-'cm-' hatte. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen; die Werte sind in Tabelle 1 angegeben.

Beispiel 20

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 angefertigt, mit der Ausnahme, daß in diesem Beispiel 20 das Zinn(lV)-oxid-Stückchen, welches dem Diffusionsschritt unterworfen war, 8 Stunden auf 1250°C in einer Sauerstoffatmosphäre mit einem Druck von 10 kg/cm² erhitzt wurde. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren gemessen wie in Beispiel 1; die Werte sind in Tabelle 1 angeführt.

Beispiel 21

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 20 angefertigt, mit der Ausnahme, daß in diesem Beispiel 21 die Heiztemperatur, Heizdauer und der Sauerstoffdruck bei dem oxidierenden Schritt entsprechend 1200°C, 24 Stunden und 2 kg/cm² betrugen. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen; die Werte sind in Tabelle 1 angegeben.

Beispiel 22

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 20 angefertigt, mit der Ausnahme, daß in diesem Beispiel 22 die Heiztemperatur, die Heizdauer und der Sauerstoffdruck bei dem oxidierenden Schritt entsprechend HOO⁰C, 1 Stunde und 20 kg/cm² betrugen. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen; die Werte sind in Tabelle 1 angeführt.

Beispiel 23

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 angefertigt, mit der Ausnahme, daß in diesem Beispiel 23 die Diffusionsquelle in dem Schritt zur Herstellung der photoleitenden Laminairegion ein feines Pulver aus Galliumoxid war. Die Dicke der photoleitenden Laminairegion der Vorrichtung dieses Beispiels 23 betrug etwa 40 Mikrometer. Die Photolciterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren gemessen wie in Beispiel I; die Werte sind in Tabelle 1 angegeben.

Beispiel 24

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 16 angefertigt, mit der Ausnahme, daß in diesem Beispiel 24 die Diffusionsquelle in dem Schritt zur Herstellung der phoioleitenden Laminairegion ein gepulvertes Gemisch aus 80 Gew.-% Zinn(lV)-oxid und 20 Gew.-% Indiumoxid war. Die Dicke der phoioleitenden Laminairegion der Vorrichtung dieses Beispiels 24 betrug etwa 50 Mikrometer. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren gemessen wie in Beispiel 1; die Werte sind in Tabelle 1 angegeben.

Beispiel 25

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 16 angefertigt, mit der Ausnahme, daß in diesem Beispiel 25 die Diffusionsquelle bei dem Schritt zur Herstellung der photoleitenden Laminalregion ein gepulvertes Gemisch aus 80 Gew.-% Zinn(IV)-oxid und 20 Gew.-% Cadmiumoxid war. Die Dicke der photoieitenden Laminairegion der Vorrichtung dieses Beispiels 25 betrug etwa 20 Mikrometer. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren gemessen wie in Beispiel 1; die Werte sind in Tabelle 1 angeführt.

Beispiel 26

Eine Vorrichtung mit einem Aufbau wie in Fig.2 wurde auf folgende Weise angefertigt. Ein Zinn(IV)-oxid-Stückchen wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Eine Paste wurde aufgetragen, die aus feinem Pulver von Aluminiumhydroxid und destilliertem Wasser bestand, und zwar in Form eines kleinen Punktes einem Durchmesser von etwa 0,2 mm an beiden Teilen der einen flachen Oberfläche des Stückchens. Nach dem Trocknen wurde das Stückchen auf 1300°C während 8 Stunden zwecks Herstellung der photoleitenden Laminalregionen erhitzt. Die Dicke der photoleitenden Laminalregionen der Vorrichtung dieses Beispiels 26 betrug etwa 25 Mikrometer. Zwei Elektroden wurden an der entsprechenden photoleitenden Laminairegion nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 9 und dann zwei elektrische Zuführungen an der entsprechenden Elektrode nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 14 angebracht. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren gemessen wie in Beispiel 1; die Werte sind in Tabelle 1 wiedergegeben.

Beispiel 27

Ein polykristalliner Körper aus Zinn(!V)-oxid wurde nach einem Verfahren hergestellt, welches dem in Beispiel 1 ähnlich war. Dieser Körper hatte eine Reinheit von mehr als 99,9% und eine Leitfähigkeit von etwa 100 Ohm-'cm-'. Ein Plättchen mit einer Größe von 2 χ 2x0,5 mm³ wurde aus diesem Körper nach einem Verfahren hergestellt, das dem in Beispiel 1 ähnlich war. Eine flache Oberfläche des Plättchens

do wurde mit einer Platte in Kontakt gebracht, die aus hochreiner Aluminiumoxid-Keramik bestand, und 10 Stunden auf 1300°C erhitzt, um Aluminium in die Oberflächenschicht des Plättchens diffundieren zu lassen. Die so gebildete photoleitende Laminairegion

f'5 auf einer Seite des Plättchens hatte eine Dicke von etwa 100 Mikrometer. Eine Zinnelektrodc wurde an der Oberfläche der photoieitenden Laminairegion mittels eines Verfahrens angebracht, das ähnlich dem in

16

Beispiel 1 war. Eine andere Elektrode wurde an der gegenüber gelegenen Oberfläche des Plättchens durch Anlöten von Indium angebracht. Zwei elektrische Zuführungen wurden an der entsprechenden Elektrode nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 angebracht. Die so gefertigte Vorrichtung hatte einen Aufbau wie in Fig.3. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen; die Werte sind in Tabelle 1 angegeben.

Beispiel 28

Eine Vorrichtung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 27 angefertigt, mit der Ausnahme, daß in diesem Beispiel 28 die Heiztemperatur und -dauer im Schritt zur Herstellung der photoleitenden Laminalregion entsprechend 1350°C und 16 Stunden betrugen. Die Dicke der photoleitenden Laminalregion der Vorrichtung dieses Beispiels 28 betrug etwa 200 Mikrometer. Die Photoleiterkonstanten der Vorrichtung wurden nach dem gleichen Verfahren gemessen wie in Beispiel 1; die Werte sind in Tabelle 1 angeführt.

Beispiel 29

Fünfzig Vorrichtungen mit Zinnelektroden wurden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 3 (Gruppe I) und weitere fünfzig Vorrichtungen mit Chromelektroden nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 12 (Gruppe II) angefertigt. Ein Histogramm bezüglich der Leitfähigkeitsempfindlichkeit wurde für die entsprechende Gruppe von Vorrichtungen angefertigt und ist in Tabelle 2 wiedergegeben.

Tabelle 1

Lichtwider
stand

Dunkelwider
stand

(kOhm) (MOhm)

Leit-

fähig-

keits-

ver-

hältnis

Leit-

fähigkeitsempfind-
lichkeit

(cm'Ohm-i

15,0

11,0

8,2

6,3

8,5

15,2

10,5

7,0

4,4

7,0

1010
950
850
700
820

0,67
0,91
1,22
1,59
1,18

B
B
B
B
B

ίο

Änderung in der
Empfindlichkeit*) Bsp.

Lichtwider·
stund

Dunkel-

wider-

stand

(kOhrn) (MOhm)

Leitfähigkeitsver hältnis

Leit-

fiihigkcitsempfindlichkeit

4,4
19,8
14,4
16,5
17,6
10,8

8,3

6,5
15,3

8,0

5,4
47.0
25,5

8,6
14,3
15,5
13,6
21,4
27,7

6,2
16,8
46,5
89,0

26,0

99,0

46,0

36,4

7,6

15,1

8,3

4,2

36,8

6,3

1,7

230

30,5

9,0

20,5

15,8

16,9

17,1

7,5

1,11

23,2

78,3

222

5900

5000

3200

2200

430

1400

1000

650

2400

790

310

4900

1200

1050

1430

1030

1240

800

270

180

1380

1680

2500

2,27 0,55 0,69 0,61 0,57 0,93 1,20 1,54 0,65 1,25 1,85 0,21 0,39 1,16 0,70 0,65 0,74 0,47 0,36 1,60 0,59 0,22 0,11

*) A — weniger als 5%, B- 5 bis 10%, C - 10 bis 20%, D — mehr als 20%.

Tabelle 2

Lichtwiderstand
(Kiloohm)

Frequenz (Gruppe I)

4- 6

6- 8

8-10
10-12
12-14
14-16
mehr als 16

15 18 8 2 3 1

Änderung in der Empfindlichkeit*)

D C C C C C C C B B B B B B A A A B C C C C C

(Gruppe II)

24

23

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Zinn(IV)-oxid-Photoleitervorrichtung zur Erfassung von ultraviolettem Licht, enthaltend einen Zinn(IV)-oxid-Körper und zwei an diesem angebrachte Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinn(lV)-oxid-Körper (10) mindestens zwei Zonen (1, 2) aufweist, deren eine eine leitende Zone (1) ist, welche im wesentlichen aus Zinn(lV)-oxid besteht, und deren andere eine photoleitende Laminalzone (2) ist, welche im wesentlichen aus Zinn(IV)-oxid und einer Akzeptorverunreinigung zur Ladungskompensation besteht; und mindestens eine der beiden Elektroden (5, 6) an dieser photoleitenden Laminalzone (2) anliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke dieser photoleitenden Laminalzone (2) nicht mehr als 200 Mikrometer beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitfähigkeit der leitenden Zone (I) mehr als 10-²Ohm -'cm-' beträgt.

4. Verfahren zur Herstellung der Zinn(IV)-oxid-Photoleitervorrichtung zur Erfassung von ultraviolettem Licht nach Anspruch 1, wobei von einem Körper aus leitfähigem Zinn(lV)-oxid ausgegangen wird und an diesem Körper zwei Elektroden angebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Akzeptorverunreinigung in mindestens einen Teil der Oberflächenschicht dieses Körpers diffundieren läßt, um eine phololeitende Laminalzone herzustellen, und die zwei Elektroden in der Weise anbringt, daß mindestens eine dieser beiden Elektroden an der photoleitenden Laminalzone befestigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Diffusionsschrittes den leitfähigen Zinn(IV)-oxid-Körper an der Luft auf eine Temperatur von 1100 bis 1400⁰C erhitzt, wobei mindestens ein Teil der Oberfläche dieses Körpers mit Aluminiumoxid in Kontakt gebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Schritt der Anbringung der Elektroden Zinn auf die Oberfläche des Zinn(IV)-oxid-Körpers in einer evakuierten Kammer aufdampft und diese im Vakuum abgeschiedene Zinnelektrode auf eine Temperatur im Bereich von 150° bis 230°C an der Luft erhitzt.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Schritt der Anbringung der Elektroden Chrom auf die Oberfläche des Zinn(IV)-oxid-Körpers aufdampft und abscheidet, wobei der Zinn(IV)-oxid-Körper auf eine Temperatur im Bereich von 50° bis 15O⁰C in einer evakuierten Kammer erhitzt wird.