164786. lajstromszámú szabadalom • Optoelektronikai félvezető eszköz és eljárás annak előállítására
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Bejelentés napia 1972. Vi. 6. (MA 2366) Közzététel napja 1973. XI. 23. Megjelent 1975. VI. 14. 164786 Nemzetközi osztályozás: H 05 b 33/16 Feltaláló: Háxsy Miklós vegyész dr. Somogyi Mária vegyész Budapest Tulajdonos: Magyar Tudományos Akadémia Műszaki Fizikai Kutató Intézete, Budapest Optoelektronikai félvezető eszköz és eljárás annak előállítására 1 Az optoelektronikai eszközök mint pL a világító diódák fotodiódák mind szélesebb körben kerülnek alkalmazásra az automatizálás és a híradástechnika területén. Aí eszközök működése egy megfelelően kialakított p-n átmeneten alapul. Az elektromos átmenetek mint ismeretes különböző célokra használhatók: egy enirány írás, fény kiboesátás, fény átalakítás stb. Az ismert világító diódákat gallium és aluminium foszfidjából ül. arzenidjébó'l alakítják ki. A p- vagy n- típusú hordozó kristályra bonyolult folyadék- vagy gázfázisú epitaxiális módszerekkel felnövesztik az ellenkező típusú réteget, majd az így előállíiott p-n átmenetet ohmos kontaktussal látják el. El utóbbi folyamat szintén komoly technológiai nehézségekkel jár, ugyanis a rétegszerkezet (p-n átmenet) káros megváltoztatása nélkül kell a fém-félvezető kontaktust létrehozni. Nyitó irányban működtetve a félvezető eszközt a p-n átmenet fényt bocsát ki. A világító diódák pontszerű fényforrások, előnyük a néhány voltos működési feszültség és a 20 mA körüli áramfelvétel, ami lehetővé teszi közvetlen beépítésüket különböző integrált áramkörökbe. ' Az ismert fotodiódák szinte kizárólag szilíciumból készülnek. Működésük szintén megfelelően kialakított p-n átmeneten alapul, melyet záróirányban feszítenek elő. Fény hatására az anyagban lyukak és elektronok képződnek, melyek megnövelik az eszközön keresztülfolyó áramot, azaz a fény jelet villamos jellé alakítják át. Ezt a folyamatot azonban eddig csak szilíciumban lehetett megfelelően hasznosítani, ugyanis ha a fény által generált töltéshordozók szabad úthossza kicsi és ezért azok nem érik el a p-n átmenetet, hanem az anyagon belül rekombinálódnak, a rendszer vezetésében változás nem következik be. A szilícium fotodiódák az infravörös hullámhossztartományban vezérelhetők. Látható fényre érzékeny fotodiódákat eddig nem sikerült készíteni. . Az ismert optoelektronikai eszközök és technológiájuk hiányossága, mely többek között nem teszi lehetővé a látható 164786 fénnyel vezérelhető fotodiódák kialakítását, a következőkben foglalható össze: 1. Az eszközök működését lehetővé tevő félvezető átmenet növesztése bonyolult folyamat és ezt - külön műveletként -a félvezető-fém kontaktus kialakítása követi. ,- 2. Az optoelektronikai eszközökben az átlátszatlan fém kontaktusok kimondottan hátrányosak, mivel a hasznos felületet 20-40%-kal csökkentik. 3. A jelenlegi technológiákon alapuló konstrukciós megoldások nem teszik lehetővé olyan geometriák kialakítását, amely ahhoz szükséges, hogy a rövid szabad úthosszal 10 rendelkező töltéshordozók elérjék a félvezető átmenet tartományát s így például galliumfoszfid alapú fotodiódát lehessen készíteni. A találmány szerinti optoelektronikai félvezető eszköznél a fenti hátrányokat azáltal küszöböljük ki, hogy igen vékony félvezető réteget és kontaktusként a félvezető rétegen kialakított átlátszó vezetőréteget alkalmazunk. A találmány tehát optoelektronikai félvezető eszköz, amelynek egyik vezetési típusú kristályos félvezető hordozóján kialakított másik vezetési típusú félvezető rétege, és a hordozóhoz valamint a réteghez ohmos kontaktuson át csatlakoztatott kivezetései 20 vannak, ahol a rétegen lévő ohmos kontaktus a félvezető eszköz optikai tartományában átlátszó vezetőréteg, és az jellemzi, hogy a másik vezetési típusú réteg vastagsága kisebb mint 20 000 Angstrom és szennyező anyaga az átlátszó vezetőréteg legalább egyik alkotó része, továbbá a félvezető hordozó a, B és C komponenseket a komponensek háromal-2& kotós diagramján a, b, c és d pontokat rendre összekötő egyenesek által határolt területnek megfelelő összetételben tartalmazó elegykristály, ahol A: galliumfoszfid; 30 Bgalliumarzenid; C: alumí liumfoszfidból, alumíniumarzenidből, cinkszul-15
