169124. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szennyezett átlátszó félvezetők előállítására villamos fűtéshez
3 169124 4 legalább 20%-al kisebb az adalékolt vagy adalékmentes alapanyag kationjainak az ionrádiuszánál, és ezzel egyidejűleg a kationoknak az ionrádiusza akkora kell hogy legyen, hogy az anyag rácsszerkezetébe beépülve stabil oldatot hozzon létre, és ennek eredményeként a villamos vezetőképesség így kialakult állapotát fenntartsa. A kis kationrádiusz eredményeként a termoelektromos puffer kationjainak mérete nem illeszkedik a kristályszerkezet hálós szerkezetébe és nem épül be a kristályrácsba, hanem a kristályrács belsejében helyezkedik el, és így olyan adalékként hat, amely csökkenti a töltéshordozók kilépési munkáját, és ennek következtében a vezetőképességet növeli. A magasabb hőmérsékleten kialakuló energiaviszonyok lehetővé teszik, hogy ezek a kationok a felszabadult kristályrács csomópontokban helyezkedjenek el és ennek eredményeként a többségi töltéshordozókkal ellentétes töltéshordozók keletkeznek. Részleges rekombinációt is tapasztalhatunk, aminek következtében a töltéshordozók száma csökken és az eredeti állapothoz közeledik. Az adalék valamint a puff eranyagok csak abban az esetben fejtik ki hatásukat, ha megfelelő módon alkalmazzuk őket, azaz az anyagokat keverjük és kölcsönösen megolvasztjuk vagy pedig megolvasztjuk és aprítjuk, és ezt követően az így kapott elegyet többször a keverék olvadási hőmérsékletéhez közeli hőmérsékletre hevítjük és egyidejű intenzív aprítás közben gyorsan hűtjük. Az így előállított keverék olyan vezető tevonat előállítását is lehetővé teszi, amelynek felületi ellenállása nem nagyobb az 1 ohm/négyzetes felületegység értéknél sem, és terhelhetősége 20 watt/cm2 -nél nagyobb. Az adalékanyag-mentes vagy adalékanyagot tartalmazó félvezetőnek a termoelektromos pufferanyaggal való kezelését és aktiválását úgy végezzük el, hogy az anyagokat kezdeti megolvasztás vagy oldószerben történő feloldás vagy hígítószerben, például vízben, alkoholokban, savakban és észterekben való diszpergálás során keverjük. A folyékony anyagok gondos összekeverése után a folyadékot elpárologtatjuk, vagy ledesztilláljuk, ezt követően pedig a maradékot termikusan úgy aktiváljuk, hogy ismételten megolvasztjuk és ezt követően egyidejű intenzív aprítás közben gyorsan hűtjük. Alapanyagként túlnyomórészt olyan vegyipari anyagokat alkalmazhatunk, amelyekben változó vegyértékű kationok vannak, és amelyek megfelelő ellenállóképességgel rendelkeznek. Ilyen anyagok például az indium, ón, és bizmut karbonátjai, halogenidjei, oxidjai, ill. organikus vegyületei. Termoelektromos pufferként olyan vegyületeket 55 alkalmazhatunk, amelyekben a kationok ionrádiusza legalább 20%-al kisebb az alapanyag kationjainak az ionrádiuszánál. N-típusú vezetésnél olyan puffer vegyületeket alkalmazhatunk, amelyekben a kationok vegyértéke kisebb az alapként alkalmazott félvezető kationjainak a maximális vegyértékénél, p-típusú vezetés esetén pedig olyan vegyületet alkalmazunk, amelyekben a kationok vegyértéke az alapként alkalmazott félvezető kationjainak a vegyértékénél nagyobb. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Legelőnyösebben a következő vegyületeket alkalmazhatjuk: oxidokat, halogenideket, fémorganikus vegyületeket, karbidokat, és karbonátokat. A találmány szerint előállított szennyezett félvezetőket üveg, porcelán és hasonló anyagok felületére, vihetjük fel, mégpedig kenéssel, szublimálással, ill. katód porlasztással. Előnyösen két félvezetőréteget kell felvinnünk: első réteget adalékanyagok nélkül, és második réteget adalékokkal, valamint a termoelektromos pufferral. Ha a két réteg között vertikális polarizáció alakul ki, akkor ez előnyösnek fog bizonyulni a fűtőelemek stabilitása és tartóssága szempontjából. A rétegeket a hőálló anyagok hevített felületén megolvasztjuk és így egymolekulás átlátszó felületi vezetőréteget alakítunk ki. Az átlátszóság megőrzése, valamint kisértékű és stabil rétegellenállás az így kialakított rétegeknek olyan tulajdonságokat biztosít, amely a rétegek felhasználásának széleskörű teret nyújt üvegeknél és kvarc alapú vegyi fűtőberendezéseknél, gépkocsik, repülőgépek és hajók ablakfűtésénél, a rétegek széles körben felhasználhatók meg a háztartási fűtő, szállítóberendezéseknél, a hűtőszekrények fűtőegységeinél és lakásfűtésnél is. Ha a találmány szerinti félvezető réteget egyéb hőálló alapon, például porcelánon, zománcon vagy fémoxidon alakítjuk ki, az iparban és a háztartásban egyaránt alkalmazható, új cikkekhez jutunk. A találmány szerinti eljárást az oltalmi kör korlátozása nélkül az alábbi példákban részletesen ismertetjük. 1. példa Az alapbevonatot a következő összetételű keverékből alakítottuk ki: félvezető: ón(II)-klorid pentahidrát (ionrádiusz: 0,71) 150 súlyrész adalékanyag: antimon(III)-klorid 10 súlyrész ammónium-fluorid 2 súlyrész Az adalékanyagot és pufferanyagot is tartalmazó keverék összetétele a következő volt: 60 65 félvezető: ón(II)-klorid pentahidrát (ionrádiusz: 0,71) adalékanyag: antimon(III)-klorid ammónium-fluorid réz(I)oxid termoelektromos puffer: bórsav (ionrádiusz: 0,23) kadmiumklorid (ionrádiusz: 0,40) 120 súlyrész 9 súlyrész 2 súlyrész 2 súlyrész 1 súlyrész 1 súlyrész A keverékeket külön-külön megolvasztottuk, majd egyidejű hűtés közben gondosan felaprítottuk. Az aprított keveréket ezután kenéssel, szublimációval 2
