Brevet FR2059740A1 — publié le 19710604

-1- 2059740 La présente invention se rapporte aux diodes à film mince. On connaît, dans la technique, des diodes à hétérojonction ayant la forme d'un mince film. C'est ainsi, par exemple, que l'un de ces dispositifs utilise une hétérojonction entre un semi-isolant, 5 tel que le sulfure de cadmium et un isolant, tel que l'oxyde d'aluminium. . Toutefois, les diodes à film mince de la technique antérieure ont de médiocres tensions inverses et de faibles rapports de redressement . Les diodes au silicium sont également "bien connues, par 10 exemple', comme redresseurs. Toutefois, ces diodes n'existent pas sous la forme de films minces dans l'état actuel de la technique» l'une des raisons en étant la tendance des couches minces de sélénium à "peler" sur les électrodes de métal quand elles cristallisent à partir de l'état amorphe . 15 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à . titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel : - les fig. 1 et 2 sont respectivement une vue en plan et en * 20 coupe d'une diode à film mince conforme à l'invention ; et,. - la fig.3 est un diagramme montrant une courbe caractéristique I-V (tension en volts en abscisses en courant en microampères en ordonnées), de la diode à film mince des fig. 1 et 2» On va décrire maintenant un mode de réalisation préféré 25 de 11 invention.en se référant aux fig.1 et 2. La diode 30 comprend une électrode 32 en un métal ayant un travail d'extraction élevé qui est'disposé sur la face supérieure 33 d'un substrat isolant 34- • Parmi les matières convenant à cette fin, on peut citer l'or, l'argent, le nickel, le chrome, 30 le cuivre et le bismuth ; toutefois, dans la diode 30, le bismuth est préférable. Le substrat 34- peut être constitué par une matière isolante quelconque telle 'que le verre, l'alumine ou l'oxyde de béryllium. Une mince pellicule 30 de tellure est disposée sur l'élec-35 trode 32 et sur une partie de la face supérieure 33, cette pellicule étant disposée sur l'électrode 32 de, panière à laisser découverte une patte de connexion 38. 70 31293 -2- 2059740 La diode 30 comporte aussi une couche de cristaux de sélénium 40 disposée sur la pellicule de tellure 36. De préférence, la couche de sélénium 40 a une épaisseur comprise entre 5 et 7 . microns . Une couche semi-conductrice 42 ayant une structure 5 cristalline et un réseau cristallin étroitement apparenté à celui du sélénium est disposée au-dessus de la couche de sélénium 40. Parmi les matières semi-conductrices ayant une telle structure cristalline et une telle constante de cristallisation on peut citer n'importe quel composé de type n comprenant un . 10 élément du groupe VI de la table périodique, comme par exemple, le séléniure de cadmium, le sulfure de cadmium, le tellurure de cadmium, le sulfure de zinc, le séléniure de zinc, le tellurure de zinc, le séléniure d'antimoine et le séléniure d'arsenic. Toutefois, le séléniure de cadmium est préférable . 15 La diode 30 est complétée par une électrode métallique supérieure 44 disposée sur la surface découverte de la couche semi-conductrice 42 et sur une partie de la face supérieure 33 du substrat 34 . L'électrode 44 comprend une mince pellicule d'indium 46 disposée sur la couche semi-conductrice 42, une 20 couche d'aluminium. 48 étant disposée sur la pellicule d'indium. Toutefois, dans la diode de l'inyention, une partie de l'électrode supérieure 44 coïncide avec une partie de la face supérieure 33 afin de produire une patte de connexion 50, pour la fixation ultérieure d'un fil de sortie . 25 La couche de sélénium est, de préférence, produite de la manière suivante : On dépose d'abord une couche de sélénium amorphe d'environ 1 micron d'épaisseur sur la pellicule de tellure. On retire ensuite le substrat du système évacué et on le chauffe entre 100 30 et 200°0 dans l'air pendant plusieurs minutes jusqu'à cristallisation du sélénium amorphe . Ce processus de dépôt et de recristallisation est répété plusieurs fois jusqu'à ce que l'épaisseur totale des couches sucœssives de sélénium atteigne entre 5 et 7 microns. Bien qu'il soit possible de déposer une couche de sélé-35 nium ayant 11 épaisseur voulue en une seule opération de dépSt et de recristallisation, on a trouvé que le procédé décrit ci-dessus "à couches successives" produit des diodes ayant des rapports 70 31293 -3- 2059740 de redressement et des tensions inverses plus grandes que celles des dispositifs n'ayant qu'une seule couche de sélénium relativement épaisse. Comme il est décrit ci-dessus, la diode préférée de l'in-5 vention comporte une pellicule "tampon" de tellure entre l'électrode à travail d'extraction élevé et la couche de sélénium. Toutefois, on a trouvé que quand cette électrode est constituée par un métal ayant une structure cristalline hexagonale, la couche de tellure peut être supprimée aux prix d'une légère atg-10 mentation du risque de défaillance du dispositif . Les métaux à travail d'extraction élevé ayant une structure cristalline hexagonale comprennent le nickel, le chrome, l'argent et le bismuth . Un autre mode de réalisation de la diode à film mince 15 30 comprend essentiellement la même structure que celle décrite en regard des fig.1 et 2, sauf que la pellicule de tellure 36 a été supprimée et que la couche de séléniure 40 a été déposée directement sur l'électrode métallique 32 faite d'un mé- S tal à travail d'extraction élevé ayant une structure cristal-20 line hexagonale . La diode à film mince fabriquée selon l'invention a les avantages suivants : premièrement, le dispositif présente une tension inverse d'environ 70 V . Cette tension inverse est la tension inverse la plus élevée que la diode est capable de blo-25 quer avant d'être détruite . La fig.3 montre une courbe caractéristique I-V 60 qui illustre ce paramètre . De plus, dans son mode de réalisation préféré, la diode selon l'invention assure un rapport de redressement d'environ 1. 10 à 3 volts et une tension de seuil directe de 0,5 V. Le 30 rapport de redressement est le rapport entre le courant direct et le courant inverse à une tension donnée. Une diode à film mince présentant les caractéristiques précédentes a de nombreuses applications . C'est ainsi, que ce dispositif peut être utilisé dans les circuits intégrés, dans 35 les circuits de télévision, dans les circuits logiques des ordinateurs et dans les convertisseurs analogiques-numériques . 70 31293 , /j ^ 2059740 - REVENDICATIONS - 1.- Dispositif semi-conducteur à hétérojonction gui comprend . une électrode métallique ayant un travail d'extraction élevé, ledit métal ayant une structure cristalline hexagonale ; une cou-5 che de sélénium cristallin sur cette électrode; une couche semi-conductrice cristalline sur ladite couche de sélénium, cette couche semi-conductrice ayant une structure cristalline et un réseau cristallin étroitement apparentés à ceux du sélénium ; et une électrode métallique sur la surface découverte de ladite 10 couche semi-conductrice . 2.- Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ladite couche de sélénium se compose d'un certain nombre de minces couches de sélénium successivement recristallisées. 3«- Dispositif selon la revendication 2 dans lequel l'épais-15 seur totale desdites couches recristallisées est comprise entre 5 et 7 microns. 4.- Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit dispositif est utilisé comme transducteur de contrainte et comprend, en outre, un substrat flexible lié audit dispositif 20 à hétérojonction ; des moyens pour fléchir ledit substrat afin d'appliquer une contrainte à l'interface entre lesdites couches de sélénium ; une source électrique pour appliquer une différence de potentiels ; des moyens incluant lesdites électrodes pour relier ladite source aux dites couches; et un cir-25 cuit de sortie connecté auxdits moyens de couplage pour prélever un signal électrique en réponse aux contraintes appliquées. 5.- Dispositif selon la revendication 1 comportant , en outre, une couche de tellure sur ladite électrode . 6.- Procédé pour la fabrication d'un dispositif semi-condue-30 teur à hétérojonction qui consiste à préparer une électrode constituée par un métal ayant un travail d'extraction élevé ; à déposer une mince pellicule de tellure sur ce substrat de façon que cette pellicule soit au contact de ladite électrode; à déposer une couche de sélénium cristallin sur ladite couche 35 de tellure, ladite couche de sélénium ayant une structure, cris- » talline hexagonale, à déposer sur ladite couche de sélénium 70 31293 -5- 2059740 une couche semi-conductrice ayant une structure cristalline et une constante de cristallisation étroitement apparentées à celles de ladite couche de sélénium ; à appliquer une autre électrode au contact de ladite couche semi-conductrice ; et 5 à répéter lesdites étapes d1évaporation et-de cristallisation plusieurs fois . 7«- Procédé selon la revendication 6 dans lequel on exécute les étapes de dépôt en maintenant ledit substrat sensiblement à la température ambiante .