163304. lajstromszámú szabadalom • Elektrolumineszcens félvezető eszköz és eljárás annak előállítására
3 163304 4 n-típusú szilícium csíkok vannak kialakítva, és eme csíkos alakzaton helyezkedik el az összefüggő elektrolumineszcens An B VI réteg, amelynek szabad felületén az ntípusú szilícium csíkokra merőleges irányú párhuzamos kontaktusréteg csíkok vannak, továbbá minden egyes szilícium és kontaktusréteg csíkhoz egy-egy, a hordozókristályhoz pedig egyetlen elektród van csatlakoztatva. Találmányunk szerinti elektrolumineszcens félvezető eszközt ugyancsak jelen találmány szerint úgy állítjuk elő, hogy egy vagy több egykristályos n-típusú szilícium lapkát zárt rendszerben kémiai maratással megtisztítunk, utána ugyanabban a zárt rendszerben a lapkára kémiai transzportreakcióval An B VI réteget növesztünk, majd az Alr B VI rétegre önmagában ismert módon optikailag átlátszó vezető kontaktusréteget viszünk fel. A találmány szerinti elektrolumineszcens félvezető eszköz további előállítási eljárását az jellemzi, hogy n-típusú szilícium réteggel ellátott egy vagy több egykristályos p-típusú szilícium lapkát zárt rendszerben kémiai maratással megtisztítunk, utána ugyanabban a zárt rendszerben a lapkára kémiai transzportreakcióval An B VI réteget növesztünk, majd az An B VI rétegre önmagában ismert módon optikailag átlátszó vezető kontaktüsréteget viszünk fel. Találmányunk szerinti elektrolumineszcens félvezető eszköz előállítási eljárásának kedvező foganatosítási módja abban van, hogy a zárt rendszer egyik részébe a szilícium lapkát, másik részébe pedig cinkszulfidot, ammoniumfiuoridot és transzportáló anyagot helyezünk, majd először a szilícium lapkát tartalmazó egyik részt 900—1100 °C, a másik részt pedig 600—700 °C hőmérsékleten, utána az egyik részt 600—700 °C, a másik részt pedig 750—900 °C hőmérsékleten kezeljük. Találmányunk szerinti eljárás további előnyös foganatosítási módja szerint a kezelést három, egymás mellett elhelyezkedő, sorrendben 900—1100 °C, 600—700 °C és 750—900 °C hőmérsékletű hőzónával rendelkező kemencében végezzük oly módon, hogy a zárt rendszert maratás után a kemencében egy hőzónával eltoljuk. Találmányunk szerinti előállítási eljárás előnye, hogy zárt rendszerben csak közönséges 10-4 — 10 -5 torr vákuumot kell előállítani, és ugyanabban a zárt rendszerben végzett maratás és ZnS növesztés következtében a ZnS réteg tiszta elemi Si-ra épül, ami éles heteroátmenetet és kedvező injekciós tulajdonságokat eredményez. További előnye a találmány szerinti eljárásnak, hogy az általa előállított 5—1000 [xm vastagságú ZnS réteg összefüggő réteget alkot a lapkán. A találmány szerinti félvezető eszközt a továbbiakban a rajzokon ábrázolt előnyös kiviteli alakok alapján ismertetjük. Az 1. ábra a találmány szerinti elektrolumineszcens félvezető eszköz kiviteli alakját, a 2. ábra a találmány szerinti elektrolumineszcens eszköz mozaik szerkezetű kiviteli alakját szemlélteti. Az 1. ábrán n-típusú 0,01 ohmcm fajlagos vezetésű Si 1 kristályt alkalmazunk, melyre 20—50 [ím vastagságban heteroepitaxiás ZnS—Mn2 réteget viszünk fel. A kis ellenállású Si kristály injektáló kontaktust képez, a másik kontaktus a ZnS rétegre felvitt optikailag átlátszó vékony indium vezető 3 réteg volt. Az átlátszó vezető kontaktus lehet azonban vékony arany, Sn02 , vagy egyéb réteg is, pl. In és Au egymásra párologtatott rétegei, ui. elektromos szempontból az In, optikai szempontból az Au a kedvezőbb. A Si kristályhoz, továbbá az átlátszó vezető réteghez csatlakoztatjuk a két 4 és 5 elektródot. A cella világít akár egyenáramú, akár impulzus üzemben. A találmány tárgyát képező elektrolumineszcens félvezető eszköz elemeinek megfelelő multiplikálásával és 5 elrendezésével képátvitel, vagy optikai kijelző panel valósítható meg. Találmányunk egy másik kiviteli formája képátvitel céljaira szolgáló mozaik szerkezet, melyet a 2. ábra mutat. Nagy ellenállású pl. 1000 ohmcm p-típusú Si 6 hor-10 dozókristályon 0,3 mm széles kis ellenállású pl. 0,001 ohmcm n-típusú 1 csíkokat állítunk elő aszokásos planár technológiai módszerekkel. Az n-típusú 1 csíkok között a maszkolásnál kb. 5000 Á vastag és 0,2 mm széles Si02 szigetelő csíkokat alkalmazunk. A 20—50 y.m vastag 15 világító ZnS—Mn 2 réteget erre a rácsos szerkezetre viszszük fel a találmányban leírt módon. A világító rétegre, a rácsozatra merőleges irányban visszük fel az átlátszó vezető pl. indium 3 csíkokat 0,3 mm szélességben, 0,2 mm hézagosztással. Mindenegyes Si n+ csíkhoz 4 elektródát, 20 átlátszó vezető 3 csíkhoz pedig 5 elektródát csatlakoztatunk. A szigetelési célokat szolgáló nagy ellenállású p-típusú Si 6 hordozókristályhoz 7 elektróda csatlakozik. Ezen mozaikcella egyes képelemeit a megfelelően kiválasztott Si n+, ill. átlátszó vezető elektródára adott 25 egyen- vagy impulzus feszültséggel lehet vezérelni. Az egyes képelemeket a teljes képváltás időtartama (1/25 mp) alatt feszültségen tartjuk, szemben a katódsugárcsöveknél alkalmazott igen rövid impulzusokkal. Ezáltal kis feszültség alkalmazásával is növelhető a kép felületi 30 világossága. A p-típusú hordozókristályt 0 vagy záróirányú kis egyenfeszültségen tartjuk. 20 X 20 mm méretű Si lapkán ilyen módon 40 X 40 db képelem állítható elő. A 20 X 20 mm méretű lapkákat összeillesztve, tetszőleges méretű kép építhető fel. 35 A fentiekben leírt elektrolumineszcens félvezető eszköz, illetve képátvitelre alkalmas mozaik szerkezet leglényegesebb része a megfelelő hatásfokú elektrolumineszcens réteg, illetve a Sin+—ZnS heteroátmenet. Ezen heteroátmenet készítési eljárása találmányunk lényeges 40 részét képezi. Az alábbiakban a találmányunk szerinti előállítási eljárás példaképpeni foganatosítási módját ismertetjük. 0,6976 g mikrokristályos, szándékosan nem aktivált ZnS-ot, 0,0034 g NH4 F-ot 0,0039 g NH 4 Cl-ot és 0,5 X 45 X6 X4 mm átmérőjű n-típusú, mechanikailag csiszolt és polírozott Si egykristály lapkákat helyeztünk 10 mm átmérőjű és 30 mm hosszú kvarcampullába, 10-5 torr nyomás mellett. A növesztés két eltérő hőmérsékletű szakaszt és egy hőfokminimumot tartalmazó vízszintes 50 kályhában történt. A két eltérő hőmérséklet 1020 és 790 °C, a minimum 690 °C volt. Az ampullát 10 percig úgy helyeztük el, hogy a Si 1020°-on, a ZnS, a NH4 C1 transzport és NH4 F marató anyag pedig 690 °C-on volt. Az ekkor keletkező HF a Si lapkák felületét letisztította. 55 Ezután az ampullát úgy helyeztük el, hogy a Si a 690 °C-os minimumhelyre, a ZnS és a transzport anyaga pedig a 790 °C-os hőmérsékletű szakaszba került. A hőkezelés 24 óráig tartott. A röntgen és elektrondiffrakciós vizsgálatok szerint a Si-ra összefüggő poli-60 kristályos ZnS réteg nőtt. A ZnS réteg vastagsága 10 y.m volt. Az így kialakított Sin+—ZnS heteroátmenetet tartalmazó félvezető szabad felületére önmagában ismert módon 200 [ím vastagságú In vezető réteget vittünk fel, majd az In réteghez és a Si lapkához ohmikus kontaktus-65 sal elektródokat csatlakoztattunk. 2
