DE1614170B1 - Photoleitfähiges L¦schungsmaterial - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein photoleitfähiges LÖ- sulfid auf dem Vorhandensein von Cadmiumfehlstellen schungsmaterial, das wenigstens eines der Elemente in dem Sulfid beruht. Daher ist das Vorhandensein von der Gruppe Ha des Periodensystems bzw. Tl, Ti₃ Al Fremdkörpern nicht unbedingt erforderlich. In der oder Zr in Cadmiumsulfid in einer Menge von 1 Ge- Praxis wird jedoch ein Akzeptor, wie Kupfer, Silber wichtsprozent oder weniger enthält. 5 u. dgl. und ein Donator, wie Gallium, Chlor u. dgl.

Cadmiumsulfid ist als photoleitfähiges Material be- zugegeben, damit ein Cadmiumsulfid mit verhältniskannt. mäßig starker Löschung und entsprechender Photo-

Bei diesem ist auch bekannt, daß die Photoleitfähig- leitfähigkeit erhalten wird, da ein Material mit geringer keit durch Infrarotstrahlen gelöscht wird. Photoleitfähigkeit auch eine geringe Löschung ergibt.

Gemäß der Erfindung werden ein oder mehrere neue io Bei dieser Löschung nimmt jedoch der Wert von L.P. Elemente zu dem aus Cadmiumsulfid bestehenden mit zunehmendem photoelektrischem Strom ab. Daher Grundmaterial als Fremdkörper zugegeben. Die Menge mußte der zu regelnde photoelektrische Strom natürdieser Fremdkörper beträgt nicht mehr als 1 Gewichts- lieh auf einen kleinen Wert beschränkt bleiben.
Prozent des als Grundsubstanz vorhandenen Cad- Aus diesem Grund bestand ein Bedarf für ein Lö-

miumsulfids. 15 schungsmaterial mit großem L.P.-Wert bei einem

Im Vergleich zu dem herkömmlichen Löschungs- großen photoelektrischen Strom,
material, z. B. unter Verwendung von Cu und Ga als Die Erfindung schafft daher ein photoleitfähiges

Fremdkörper, ergibt das Löschungsmaterial gemäß Löschungsmaterial, das selbst bei einem großen photoder Erfindung eine beträchtliche Löschungswirkung elektrischen Strom eine hervorragende Löschungsbei Bestrahlung mit einem löschenden Strahl, wodurch 20 wirkung aufweist.

ein photoelektrischer Strom in einem großen Span- Es wurde gefunden, daß man ein ausgezeichnetes

nungsbereich geregelt wird bzw. ein Infrarotstrahl mit Löschungsmaterial mit einem großen L.P.-Wert bei großer Empfindlichkeit festgestellt werden kann. einem großen photoelektrischen Strom erhalten kann,

Die Konzentration dieser Fremdkörper gemäß der wenn man zu dem Ausgangsmaterial eines oder Erfindung beträgt bis zu etwa I⁰I₀, um eine Herab- 25 mehrere der Elemente der Gruppe Ha des Periodensetzung des Widerstands des Materials zu verhindern. systems bzw. Thallium, Titan, Aluminium oder Zircon In den meisten Fällen wendet man zweckmäßigerweise in einer Menge von 1 Gewichtsprozent oder weniger etwa 10"¹ Molprozent an; dieser Wert kann jedoch je zugibt.

nach den angewandten Bedingungen schwanken. Bei Falls die Menge dieser Fremdkörper 1 Gewichts-

Kristallen ergeben selbst Konzentrationen über 30 prozent überschreitet, wird der elektrische Dunkel-10~³ Molprozent einen großen Widerstand und damit strom ID groß, während der photoelektrische Strom IB eine starke Infrarotlöschung. nicht so groß wird. Die Veränderung des elektrischen

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen Stroms auf Grund der Löschung ist somit im Vergleich weiter erläutert. In den Zeichnungen bedeutet zu IB klein.

F i g. 1 eine graphische Darstellung einer Löschung 35 Falls der Wert von ID im Vergleich zu IB vernachder Photoleitfähigkeit bei verschiedenem photoelek- lässigbar klein ist, gilt die folgende Gleichung:
Irischem Strom, wobei der photoelektrische Strom auf

der Ordinate und die Zeit auf der Abszisse aufgetragen LP= - ~-~- · 100 ^ -·- -~~ 100

sind; IB - ID IB

Fig. 2 bis 6 geben die Ergebnisse von Versuchen 40

wieder, aus denen sich die Vorteile der Löschungsmate- Die Größe der Löschung wird somit durch L. P. be-

rialien gemäß der Erfindung gegenüber dem herkömm- stimmt.

liehen Material ergeben, wobei die prozentuale Lö- Wenn jedoch der Wert von ID zu groß ist, um ver-

schung auf der Ordinate und der photoelektrische nachlässigt zu werden, ist die durch Löschung verur-Strom auf der Abszisse aufgetragen sind. 45 sachte Abnahme des elektrischen Stroms gleich IB—IL,

Bei Bestrahlung von Cadmiumsulfid, mit Strahlen während der Wert von (IB — ILfIB · 100) nicht 100% im sichtbaren Bereich wird der photoelektrische Strom beträgt, sondern selbst bei einer 100°/₀igen Löschung durch Bestrahlung mit einem Strahl geeigneter Wellen- nur einem kleinen Wert entspricht,
länge, z. B. einem Infrarotstrahl, verringert, wie dies in Es ist daher notwendig, Fremdkörper in einer Menge

F i g. 1 dargestellt ist. Dies bezeichnet man als Infra- 50 von nicht mehr als 1 Gewichtsprozent zuzugeben. Ein rotlöschung. Der Grad dieser Löschung kann gemäß größerer Fremdkörpergehalt führt zu einer Zunahme folgender Gleichung in Prozent angegeben werden: von ID, und daher erreicht die prozentuale Löschung

gemäß obiger Gleichung nicht immer praktisch 100%·

Löschunusprozent (L P ) - ^IB ~~^IL · 100 ^Das Verfahren zur Herstellung von photoleitendem

IB — ID 55 Löschungsmaterial gemäß der Erfindung ist nicht

kritisch. Die Form des Endprodukts gemäß der Erfin-

worin IB einen photoelektrischen Strom bei Bestrah- dung kann je nach dem Einzelfall schwanken und z. B. lung mit einem Strahl, IL den Wert des elektrischen aus einem Pulver, Kristall usw. bestehen.
Stroms auf Grund der Verminderung durch den Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden

löschenden Strahl und ID den elektrischen Dunkel- 60 Beispiele weiter erläutert,
strom bedeuten.

Das Cadmiumsulfid zeigt eine Löschung durch einen Beispiel 1

Infrarotstrahl mit einer Wellenlänge zwischen 0,7 und _{Pulverförmiges} Cadmiumsulfid hoher Qualität 15 g

1,8 μ. Aus diesem Grund findet es in Instrumenten zur _Pui_verförmjges Calziumsulfid 1,5 mg

Ermittlung von Infrarotstrahlen Anwendung, insbe- 65 rj_esfj||j_ertes Wasser 22 ml

sondere in solchen Instrumenten, die bei gewöhnlicher '

Temperatur verwendet werden. Die obigen drei Stolfe wurden unter Rühren mitein-

Ls ist anzunehmen, daß die Löschung von Cadmium- ander vermischt und bei 15O°C getrocknet. Das ge-

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trocknete Gemisch wurde pulverisiert und 20 Minuten Die Löschungseigenschaften des mit Tl versetzten

in einem Schwefelwasserstoffstrom bei 1000⁰C gesin- Cadmiumsulfids sind also den Eigenschaften des mit tert. Das gesinterte Cadmiumsulfid wurde mit einem Cu und Ga versetzten Cadmiumsulfids weit überlegen.

Bindemittel verknetet. Dann wurde es vollkommen auf

einer Elektrode mit einer Oberfläche aus einem im 5 Beispiel3

Vakuum aufgedampften Aluminiumfilm getrocknet Hochreines pulverförmiges Cadmiumsulfid.. 15 g

und anschließend die Löschung gemessen. Pulverförmiges Titanoxid ...: 1,5 mg

Ein ähnliches Sinterverfahren wurde mit den folgen- Destilliertes Wasser 20 ml

den Stoffen ausgeführt, wobei die Löschungseigen- _„. _ - , _...

schäften des Produkts ebenfalls gemessen wurden: io ^{Die 0}J¹BBn Stoffe wurden unter Ruhren miteinander

vermischt und bei 150 C getrocknet. Das getrocknete Pulverförmiges Cadmiumsulfid hoher Qualität 15 g Gemisch wurde pulverisiert und dann 20 Minuten bei

Pulverförmiges Calziumsulfid 750 mg 1000° C in einem Schwefelwasserstoffstrom gesintert.

Destilliertes Wasser 20 ml o_as erhaltene Cadmiiimsulfidmaterial wurde mit

Zum Vergleich wurden die Löschungseigenschaften 15 ^ei"^em Bindemittel (einer 3°/_oigen Lösung von Äthyleines ähnlichen, jedoch mit Cu und Ga versetzten Ge- cellulose in Amylalkohol) verknetet vollkommen auf misches untersucht ^emer Elektrode mit einer Oberflache aus einem im

Die Ergebnisse dieser Versuche sind in F i g. 2 dar- ' ^VaJ^u"^m aufgedampftem Aluminiumfilm getrocknet gestellt, aus der sich die Löschungseigenschaften durch ^und hinsichtlich der Loschungseigenschaften unternach rechts abfallende Kurven ergeben. 30 ^sn<™- . .,",.. ,· ,

Wie sich aus der graphischen Darstellung ergibt, _ .^Z\ Vergleichszwecken wurde ein herkömmliches weist das Cadmiumsulfid mit einem Gehalt von Loschungsmatenal mit einem Cu-und Ga-Gehalt von 0,01 Gewichtsprozent CaS überragende Löschungs- Jf^ft IJ"* MoVMoI CdS gesintert und hinsichtlich eigenschaften gegenüber dem Cadmiumsulfid mit dehnungseigenschaften untersucht, einem Zusatz von Cu und Ga auf. »5 . ^Dl° ""⁸J" «halten«! Ergebnisse sind in F 1 g 4

Bei dem Cadmiumsulfid mit einem Gehalt von ^durch nach rechts abfallende Kurven dargestellt Aus 5 Gewichtsprozent CaS war der elektrische Dunkel- ^d»^eser Darstellung ergibt sich, daß der Wert von L.P., strom viel zu groß. Beim Bestrahlen mit einem an- ^ebenso ™^e bei den vorhergehenden Versuchen, mit zuregenden Strahl nahm der photoelektrische Strom nur nehmendem photoelektrischem Strom abnimmt, langsam im Vergleich zum Dunkelstrom zu, und es 30 ?^as ™^l Ι^Λ™ versetzte Cadmiumsulfid weist eine

trat kaum.eine Löschung auf. ^gr-^oßere,L· ΰ -^ ^u ""^" T? 9\^vers*^{tzte Cad}f

miumsulfid bei gleichem photoelektrischem Strom auf.

B e i s D i e 1 2 Beispielsweise weist ein mit Ti versetztes Cadmiumsulfid eine 56%ige Löschung auf, während bei einem Pulverförmiges Cadmiumsulfid hoher Qualität 15 g _mj_t Cu und Ga versetzten Cadmiumsulfid nur eine

Pulverförmiges Thalliumsulfid 1,5 mg » 27%ige Löschung auftritt. Bei gleicher Löschung, z. B.

Destilliertes Wasser 20 ml von 55%, kann man mit dem mit Ti versetzten Cad-

Die obigen drei Stoffe wurden durch Rühren mit- miumsulfid einen photoelektrischen Strom von 10 μΑ einander vermischt und bei 150⁰C getrocknet. Nach- ™&f ⁿe ^wabr^^} °™^m. "¹^ ^{Cu und} ?^a versetzten dem das getrocknete Gemhch pulverisiert worden war, 40 Cadmiumsulfid lediglich ein Strom von I μΑ geregelt wurde es in einem Schwefelwasserstoffstrom 20 Minu- werden Kann.

ten bei 1000⁰C gesintert. Das gesinterte Cadmium- .._u ^{Das mit}, Ti versetzte Cadmiumsulfid weist somit sulfid wurde mit einem Bindemittel (einer 3%igen überragende Loschungseigenschaften auf. Lösung von Äthylcellulose in Amylalkohol) verknetet, B e i s ρ i e 1 4 vollkommen auf einer Elektrode mit einer Oberfläche 45 _T_ , . , ... . „ , . ,,., .. aus einem im Vakuum aufgedampften Aluminiumfilm Hochreines pulverförmiges Cadmiumsulfid .. 15 g getrocknet, und dann wurden die Löschungseigen- Pulverformiges Aluminiumoxid (Al₂O₃) ... 1,5 mg schäften gemessen. Destilliertes Wasser 20 ml

Zum Vergleich wurde ein herkömmliches Löschungs- Die obigen drei Stoffe wurden unter Rühren mitein-

material mit einem Gehalt von Cu und Ga in einer 50 ander vermischt und bei 150° C getrocknet. Das erMenge von jeweils 10-· Mol/Mol CdS hergestellt und halfene getrocknete Gemisch wurde pulverisiert und auf Loschungseigenschaften untersucht. 20 Minuten bei 1000⁰C in einem Schwefelwasserstoff-

Die Ergebnisse dieser Versuche sind in F i g. 3 dar- strom gesintert. Das gesinterte Cadmiumsulfid wurde gestellt, aus der sich die Loschungseigenschaften durch mit einem Bindemittel verknetet (einer 3%igt--n Lösung nach rechts abfallende Kurven ergeben. Ebenso wie im 55 von Äthylcellulose in Amylalkohol), vollkommen auf vorher beschriebenen Fall nimmt der Wert von L.P. einer Elektrode mit einer Oberfläche aus einem im mit zunehmendem photoelektrischem Strom ab. Vakuum aufgedampften Aluminiumfilm getrocknet

Das mit Thallium versetzte Cadmiumsulfid weist und hinsichtlich der Löschungseigenschaften untereine größere L.P. als das mit Cu und Ga versetzte sucht.

Cadmiumsulfid bei gleichem photoekktrischem Strom 60 Zu Vergleichszwecken wurde ein herkömmliches, auf. Bei einer Stromstärke von 100 μΑ ergibt das mit jeweils ΙΟ"¹ Mol Cu und Ga Mol CdS enthaltendes Tl versetzte Cadmiumsulfid eine 43°/o»ß^e Löschung, Löschungsmaterial hergestellt und gesintert und hinwährend das mit Cu und Ga versetzte Cadmiumsulfid sichtlich der Loschungseigenschaften untersucht, nur eine 4%ige Löschung ergibt. Bei gleicher Lö- Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in Fig, 5

schung, z.B. von 55°/o> kann man mit der erstge- 65 dargestellt, wobei sich die Löschungseigenschaften aus nannten Substanz einen photoehktrischen Strom von den nach rechts abfallenden Kurven ergeben. Wie bei μΑ regeln, während man mit der letztgenannten den vorhergegangenen Versuchen nimmt der Wert von Substanz lediglich einen Strom von 1 μΑ regeln kann. L.P. mit zunehmendem photoelektrischem Strom ab.

Claims (3)

Hieraus ergibt sich, daß das mit Al versetzte Cadmiumsulfid eine größere L.P. als das mit Cu und Ga versetzte Cadmiumsulfid bei gleichem photoelektrischem Strom aufweist. Bei einem Strom von 10 μΑ erhält man beispielsweise bei einem mit Al versetzten Cadmiumsulfid eine 65%ige Löschung, während bei einem mit Cu und Ga versetzten Cadmiumsulfid nur eine 27%ige Löschung auftritt. Bei gleichem Löschungsbereich, z. B. von 55%> kann man mit dem mit Al versetzten Cadmiumsulfid einen photoelektrisehen Strom von 17 μΑ regeln, während man mit dem mit Cu und Ga versetzten Cadmiumsulfid lediglich einen Strom von 1 μΑ regeln kann. Das mit Al versetzte Cadmiumsulfid weist somit überragende Löschungseigenschaften auf. Beispiel 5 Hochreines pulverförmiges Cadmiumsulfid .. 15 g Pulverförmiges Zirconsulfid 1,5 mg Destilliertes Wasser 20 ml Die obigen drei Stoffe wurden unter Rühren miteinander vermischt und bei 1500C getrocknet. Das getrocknete Gemisch wurde pulverisiert und dann 20 Minuten bei 10000C in einem Schwefelwasserstoffstrom gesintert. Das gesinterte Cadmiumsulfid wurde mit einem Bindemittel verknetet (einer 3°/oigen Lösung von Äthylcellulose in Amylalkohol) und vollkommen auf einer Elektrode mit einer Oberfläche aus einem im Vakuum aufgedampften Aluminramfilm getrocknet und hinsichtlich der Löschungseigenschaften untersucht. Zu Vergleichszwecken wurde ein herkömmliches Löschungsmaterial mit einem Gehalt von jeweils 10-* Mol Cu und Ga Mol CdS hergestellt und gesintert und hinsichtlich der Löschungseigenschaften untersucht. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in F i g. 6 in Form von nach rechts abfallenden Kurven dargestellt. Wie bei den vorherigen Beispielen nimmt der Wert von L.P. mit zunehmendem photoelektrischem Strom ab. Hieraus ergibt sich, daß das mit Zr versetzte Cadmiumsulfid einen größeren L.P.-Wert als das mit Cu und Ga versetzte Cadmiumsulfid bei gleichem photoelektrischen Strom aufweist. Bei einem Strom von beispielsweise 10 μΑ ergibt das mit Zr versetzte Cadmiumsulfid eine 70°/0ige Löschung, während das mit Cu und Ga versetzte Cadmiumsulfid lediglich eine Löschung von 27% ergibt. Bei gleicher Löschung, z. B. von 55°/q, kann man mit dem mit Zr versetzten Cadmiumsulfid einen vorgespannten photoelektrischen Strom von 20 μΑ regeln, während man mit dem mit Cu und Ga versetzten Cadmiumsulfid lediglich einen Strom von 1 μΑ regeln kann. Hieraus ergeben sich eindeutig die überlegenen Löschungseigenschaften des mit Zr versetzten Cadmiumsulfids. Im folgenden ist beispielsweise die analytische Zusammensetzung eines erfindungsgemäßen Materials zusammengestellt, das als Fremdkörper mindestens zwei Elemente der Gruppe Ha des Periodensystems enthält: ElementeGehaltCa ..0 01Mg . Ba ..0,005 0,01 0,022anderePatentansprüche

1. Photoleitfähiges Löschungsmaterial aus Cadmiumsulfid, das 1 Gewichtsprozent oder weniger von mindestens einem der Elemente der Gruppe Ha des Periodensystems bzw. Thallium, Titan, Aluminium oder Zircon enthält.

2. Photoleitfähiges Löschungsmaterial nach Anspruch 1, das zwei oder mehrere Elemente der Gruppe Ila des Periodensystems bzw. Thallium, Aluminium oder Zircon als Fremdkörper enthält.

3. Verfahren zum Herstellen eines photoleitfähigen Löschungsmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß man pulverförmiges Cadmiumsulfid mit wenigstens einem der in Pulverform vorliegenden Elemente der Gruppe Ila des Periodensystems bzw. Thallium, Titan, Aluminium oder Zircon vermischt und das erhaltene Gemisch anschließend sintert

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen