153696. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a látható hullámhossztartományban lumineszkáló villamosfényforrás előállítására
3 153696 4 lyokat állítsunk elő, amelyek alkalmasak kis feszültséggel működő, szemmel jól észlelhető fényt kibocsájtó fényforrások kialakítására. Kísérleteink azt mutatták, hogy a ZnS és a GaP minden arányban képezhet közös kristályrácsot. Egy-egy összetételnek egy-egy jól definiált rácsállandó felel meg. A rácsállandók a ZnS 5,406 A-ös és a GaP 5,449 A-ös rácsállandói közé esnek. A félvezetők legjellemzőbb tulajdonsága a tilos zóna szélessége, az elegykristályok összetételétől függően folyamatosan változik (1. ábra). A kísérleteink során előállított GaP-ZnS elegykristályok szobahőmérsékleten a mindenkori összetételtől függően sárga, narancssárga színnel fotolumineszkálnak, és egyaránt alkalmasak por alakban foto- és katodolumineszcens bevonatok, elektrolumineszcens panelek, képerősítők, továbbá egykristályos formában tű kontaktusokkal ellátva világító jelzőlámpácskák készítésere. A ZnS-GaP elegykristályok készítésekor önmagában ismert gázfázisú kémiai reakciók segítségével szállítjuk a komponenseket egy, a célnak legmegfelelőbb hőmérsékletű helyre, ahol azok időben egyszerre, a transzport folyamatok megfelelő vezérlésétől függően, adott arányban képezik a homogén végterméket. Az eljárás tiszta kvarcrendszerben (csőben) atmoszférikus nyomáson, lassú redukáló vagy neutrális gázáramban, esetleg vákuumban hajthatjuk végre. Kiindulási anyagként nagy tisztaságú GaP és ZnS szolgál. GaP helyett felhasználhatunk lényegesen olcsóbb alapanyagokat is, pl. galliumot és foszfort, vagy galliumhalogenidet és foszforhidrogént stb. Villamos fényforrások készítéséhez elsősorban egykristályos formában célszerű felhasználni a GaP-ZnS elegykristályokat. A GaP-ZnS elegykristályok néhány előállítási lehetőségét az alábbi példákon mutatjuk be: 1. példa: Egy 80 mm hosszú (08 mm) kvarccsőbe 0,343 g nagytisztaságú galliumfoszfidot, 0,661 g cinkszulfidot és 0,051 g jódot mérünk be, majd 10"4 Hgmm nyomáson lezárjuk. A ZnS a cső egyik végében, a GaP ettől kb. 2 cm-re helyezkedik el. Az ampullát egy 10 C°/cm hoszszanti hőgradiensű csőkályhába helyezzük oly 5 módon, hogy a ZnS-ot 1180 C°-os, a GaP-ot 1160 C°-os hőkezelésnek vetjük alá. Kb. 5 órás izzítás eredményeként a két komponens legnagyobb része a jód közvetítésével az ampulla leghidegebb végén narancssárga elegykristályo-10 kat képez. 2. példa: 15 Külön-külön 2 g foszfort (99,999%-os), 2 g galliumot (99,999%-os) és 2 g nagytisztaságú cinkszulfidot mérünk be kvarccsónakba. A csónakokat 600 mm hosszú (020 mm) kvarccsőbe téve egy csőkályhába helyezzük. A hőkezelés £0 során a foszfor a 320 C°-os, a gallium az 1000 C°-os, a cinkszulfid az 1180 C°-os hőzónában helyezkedik el. A csövön keresztül 200 ml/perc sebességgel tisztított hidrogént és 40 ml/perc sebességgel sósavat vezetünk keresztül. A gáz-25 keverék először a foszfor, majd a gallium, végül a cinkszulfid érintésével távozik el a rendszerből. Néhány órás — célszerűen 5 órás — izzítás után világos narancssárga, különböző összetételű GaP-ZnS elegykristályok válnak ki S0 a cinkszulfidot tartalmazó csónak után, a kvarccső falán, a 900—1000 C°-os hőmérsékleti tartományban. Szabadalmi igénypontok: 1, Eljárás a látható hullámhossztartományban lumineszkáló villamos fényforrás előállí-9s X3i3A P9C uasoÄuop '{Ejpfa^euieÁ'iDi nsizej -ZB3 ^jauisi ireqt5§i3urup 'UBqBJSijzsourre sa^usra -USSTXO 'uoq9sooji3Ajj ^ortiCu Á"gi3A ^JBZ MBSBI sav hozzáadása mellett, azzal jellemezve, hogy GaP-ot 1—50 mól%-ban tartalmazó GaP-ZnS elegykristályokat állítunk elő alkotóiBól 850—1200 C° hőmérséklettartományban. 2. Az 1. igénypontban meghatározott eljárással előállított lumineszkáló fényforrás, azzal jellemezve, hogy a fényforrás villamos térnek alávetett GaP-ZnS elegykristály. 1 rajz A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója. 6707562. Zrínyi (T) Nyomda, Budapest V., Balassi Bálint utca 21—23. 2
