160424. lajstromszámú szabadalom • Eljárás elektrolumineszkáló eszköz előállítására
5 160424 6 tik, ahelyett, hogy — mint előbb gondolták — a hatásfokot növelnék. A 2. ábrán látható diagram feltünteti az elektrolumineszciencia hatásfoka és az akceptorral csökkentett donor koncentrációk közötti összefüggést. Láthatjuk, hogy a kén szennyezés (folytonos vonalú felső görbe) bármilyen donor koncentráció (x-tengely) esetén lényegesen nagyobb hatásfokokat (y-4engely) eredményez, mint a tellur szennyezés (eredmény vonalú alsó görbe). Láthatjuk, továbbá, hogy a hatásfok a donor koncentráció növelésével kén esetén sokkal lassabban csökken, mint tellur esetén. A szelén, amelynek hatásfokváltozását a rajzon nem tüntettük fel, a tellurhoz teljesen hasonlóan viselkedik. A 2.. ábrán látható diagram szerint a kén adagolással járó maximális hatásfokok akkor adódnak, amikor a többlet kén donor koncentrációk értéke köbcentiméterenként körülbelül 5-1O16 -J2-10 17 . A jelenlegi technológiai adottságok mellett rendkívül nehéz olyan kénkoncentrációkat elérni, amelyeknek értéke kisebb mint 5-1016 cm -3 , jóllehet értelemszerűen fel kell tételezni, hogy mégnagyobb hatásfokok is elérhetők volnának. A 2. ábrán látható diagram számára a méréseket 5 milliamper értékű teljes árammal végeztük. Az áram növelése nem változtatja meg a görbék alakját, mindössze azzal jár, hogy a görbék felfelé eltolódnak, azaz az összhatásfok növekedik. Az alábbiakban az ismertetett elektrolumineszkáló eszköz a találmány szerinti előállítási eljárást a következő részletes példa kapcsán ismertetjük. A 11 eszközt kén^adalékos GaP kristály növesztésével a következőképpen állítjuk elő. Körülbelül 50 g galliumot vegyileg tiszta és gázmentesített kvarcedénybe helyezünk, amelyet ezután 10"^ Hg mm nyomásig evakuálunk és eközben 1 órán át 1000 °C hőmérsékleten tartunk. Ezután 5 g GaP-t és 100 i*g Ga2 S 3 -at helyezünk az edénybe, amelyet 10-6 Hg mm nyomásig újból evakuálunk és lefoirrasztunk, Miután az edényt leforrasztottuk, kemencébe helyezzük és 6 órán át, vagy az egyensúlyi állapot eléréséig 1Í2O0 °C hőmérsékleten tartjuk. Ezután az edényt 30 °C per óra sebességgel szobahőmérsékletre hűtjük, kinyitjuk és a kb. 1017 cm"" 3 kénnel adalékolt növesztett GaP kristályokat ÜNC^ban eszközölt feltárással a galliumtól elkülönítjük. A kénkoncentrációt az edénybe adagolt GR2S3 mennyiségének változtatásával változtatjuk. Az ily módon létesített n-típusú alapréteget alkotó 'kristály visszamaradt nitrogén szennyezést is tartalmaz, és a nitrogén szennyezést még fokozhatjuk, pl. a fent hivatkozott D. G. Thomas — R. T. Lynch közleményben ismertetett módon szabályozott mennyiségű nitrogén adagolásával. A GaP kristályt a (111) kristálysíknak megfelelő felületen síkra csiszoljuk, maratjuk, tisztítjuk és billenő első tokba helyezzük, úgy hogy a foszforos felület szabadon legyen. Az első tok másik végébe 2 g Ga-t és 0,2 g GaP-t helyezünk, a tokot pedig hőmérséklet gradiensű kemence szobahőmérsékletű részéibe helyezzük. A kemencén H2 és NH3 keverékéből álló gáz-5 áramot vezetünk át, és az áramlás irányában a billenő első tok elé a kemence 600 °C hőmérsékletű részéibe cinket tartalmazó második tokot helyezünk. A billenő első tokot ekkor a kemence 900 °C hőmérsékletű részébe menesztjo jük, ahol a cink a billenő első tokban levő galliummal reakcióiba megy. A billenő első tok hőmérsékletét ekkor körülbelül 1040 °Ora növeljük, miközben a Ga, GaP, a cink és az NH3 egyensúlyi helyzetbe jutnak, amelyben a gallium 15 oldatban oldott, N^adalékos, cirik-adalékos GaP-t hoznak létre. A cink adagolás olyan, hogy az akceptor koncentráció közelítőleg 5-1017 cm-3 . Az első tokot ekkor billentjük úgy, hogy a gallium oldat a kén-adalékos GaP kristályra 2Q ömlik. Ebben a fázisban a kristály' felületének nedvesítése végett a hőmérsékletet kissé, nevezetesen 1 vagy 2 fokkal növeljük. A kemencét ezután 15—30 perc alatt 900 °C hőmérsékletre hűtjük, majd az első tokot a kemence hideg 25 végére menesztjük. Az első tokot ezután eltávolítjuk a kemencéből. Ugyancsak eltávolítjuk az epitaxiálisan növesztett p-típusú réteget tartalmazó kénadalékos galliumfoszfid kristályt. A kristályt ezután a hatásfok növelése végett g0 levegőn 625 °C hőmérsékleten fél órán át hőkezelhetjük. Az ily módon elkészült diódát méretre vágjuk, fényesítjük és kontaktusokkal látjuk el. A leírt eljárás megbízható út egyenletesen 35 íadalékolt GaP diódák előállítására. Ha a találmány elvi megoldását elektrolumineszkáló diódatípusokat alkotó más anyagokra alkalmazunk, a fentiekben leírt lépések közül némelyek a kérdéses anyagoktól függően megváltozhat-40 nák. Az eljárás lehetővé teszi, hogy Optimális hatásfok elérése végett a kénadagolást igen messzemenően szabályozzuk, mégpedig függetlenül attól, hogy milyen típusú anyagot alkalmazunk. 45 A szakértő számára nyilvánvaló, hogy kénadalékos rétegnek cink-adalékos alaprétegen való növesztése a fentiekben leírtakhoz hasonló eredménnyel jár. Szabadalmi igénypont: Eljárás elektrolumineszkáló eszköz előállítására, amelynél galliumot, galnumfoszfidot és 55 galliumszulfidot meghatározott mennyiségi arányban edénybe adagolunk, az elegyet az edény evakuálása után 1100—1300 °C hőmérsékletre hevítjük és az egyensúlyi állapot eléréséig ezen a hőmérsékleten tartjuk, ezt követően szobahőmérsékletre hűtjük és belőle legalább egy n-típusú galliumfoszfid kristályt elkülönítünk, majd a kristály 111 kristálysíkja irányában végzett polírozással polírozott n-65 -típusú kristályt (12) állítunk elő, a polírozott 3
