141908. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető anyag előállítására
Megjelent 1953. évi január hó 15-én. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 141.908. SZÁM. 21. c. 54-56 OSZTÁLY. — P-11588. ALAPSZÁM. Eljárás félvezető anyag előállítására. ]\.V« Philips' Gloeilampeiifabrieken cég Eindhoven (Hollandia). A bejelenté^ napja : 1948. január 5. Németalföldi elsőbbsége: 1947. január 8. A találmány félvezető anyag előállítására vonatkozik fémoxidokból. Ismeretes már, hogy az ellenállási tulajdonságok ebben az esetben az oxigéntartalom beállításával befolyásolhatók, amelyet megfelelő mennyiségű oxigént tartalmazó atmoszférában való hevítés útján a sztöchiometrikus tartalomtól eltérővé tesszük. Ennek példái a NiOx képletű nikkeloxid (ahol x 1 és kb. 1,05 között van) és a TiOx képletü titánoxid (ahol áz x kb. 1,6 és 1,7 között van). Az ilyen anyagok vezetőképessége a szóbanforgó fémionok különböző vegyértékekkel való egyidejű előfordulásán alapszik, úgyhogy a vezető elektronok ezeken az ionokon keresztül vándorolhatnak a kristály térrácsán keresztül. A gyakorlatban azonban kitűnt, hogy igen nehéz az oxigéntartalmat eléggé megismétielhetően és pontosan szabályozni a hevítési müvelet hőmérsékletének és időtartamának, valamint a környező gáznemű atmoszférában jelenlévő oxigén parciális nyomásának megválasztása útján. Ezenfelül a kapott anyagok állékonysága, különösen magas hőmérsékleteken, gyakran nem kielégítő, úgyhogy az ilyen anyagok csak korlátozott hőfokkörzetben használhatók. Feltehető, hogy az ilyen anyagok kis állékonysága a sztöchiometrikus eltérés következtében nyitott térrács-helyzetek létrehozásával, vagy pedig köztes (intersticiális) térrács-helyzetek betöltésével függ össze. Az említett hátrányok jelentékehyen kisebb mértékben jelentkeznek, ha a vezetéshez olyan vegyületeket használunk, melyek a fémiont "különböző t vegyértékekben térrács-eltérések fellépések nélkül tartalmazzák, mint pl. a Fes 0 4 . A tökéletesítés különösen jelentős, ha az ilyen vegyületeket olyan vegyületekkel alkotott kevert kristályok alakjában alkalmazzuk, mely vegyületek önmagukban nagy mértékben állékonyak és nem vezetők, még aránylag magas hőmérsékleten sem. A Fe3 0 4 esetében erre a célra kettős oxidokat, mint pl. MgO. Al2 0 3 -at és 2 NiO.Sn02 -t használunk, melyek a Fe 3 0 4 -hez hasonlóan spinell-szerkezetet mutatnak. A 952.247. számú korábbi szabadalom értelmében a sztöchiometrikus összetételben eltérést mutató anyagoknál az említett hátrányok ellensúlyozhatok más ionoknak a térrácsba oly módon való bekebelezésével, hogy az alapanyag fémionja különböző vegyértékekkel forduljon elő, anélkül azonban, hogy ez a térrácsban nyitott helyzeteket vagy pedig elfoglalt köztes térrács-helyzeteket eredményeznie, ami csökkent állékonyságra vezet. Ahogy azt az említett szabadalmi bejelentés leírása ismerteti, ezt az eredményt úgy lehet elérni, hogy azt a fémvegyületet, mely olyan fémiont tartalmaz, mely többféle vegyértékkel fordulhat elő, ugyanazon metalloid olyan fémvegyületével együtt hevítjük, mely az első fémion vegyértékétől eltérő vegyértékű fémiont tarfelmaz, úgyhogy keverékkristályok keletkeznek, melyek térrácsában a hozzáadott anyag fémionjai a másik fémion térrácshelyzeteit foglalják el és ennek folytán az utóbb említett fémionok közül bizonyos számú vegyértékét ennek megfelelően megváltoztatja. így pl, lehetséges olyan nikkeloxid-térrácsot létrehozni, mely egyidejűleg kétvegyértékü és háromvegyértékű nikkelt tartalmaz és melynek nyitott helyzetei litiuinioriok bekebelezésével lettek kitöltve. Ez pl. NiO-nak LiC03-tal megfelelő keverési arányban való hevítésével vihető keresztül. Kitűnt, hogy az ellenállások tömeggyártásánál a nyersanyag alacsony ára miatt igen vonzó vasoxid esetében, bár ez a fém az oxid amaz alakjában, mely vezető, nevezetesen a Fe3 0 4 alakjában, nem mutat térrács-eltéréseket, mégis fontos a , 127.212. sz. holland szabadalmi bejelentési leírás-/ ban ismertetett elv alkalmazásia. Ekként könnyen , lehetséges olyan félvezetőanyag előállítása, mely, ami az ellenállási tulajdonságait illeti, igen jól reprodukálható és levegőn, még magas hőmérsékleteken is, nagyon állékony. A találmány értelmében, mely ezen az elven alapszik,, vasoxid alapon úgy állítunk elő félvezetőanyagot, hogy háromvegyértékű vas oxidjából és valamely más vegyértékű olyan fém oxidjából álló keveréket hevítünk, mely fémoxid kétvegyértékü vas oxidjával hevítve, olyan vegyületre vezethet, mely a három vegyértékű vas oxidjával homogén keverékkristályt szolgáltat. Az eljárás foganatosításakor nem szükséges a két oxidnak ilyenként való használata. Alternatíva-
