专利名称：金属式二极管和金属式三极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属式二极管，金属式三极管，具体地说涉及到一种金属-电解质-金属二极管和金属-电解质-金属-电解质-金属三极管。
背景技术：
美国吉莱特公司的专利文件(申请号00806328.1)公开了一种金属-绝缘体-金属二极管及其制造方法。荷兰菲利浦电子有限公司的专利文件(申请号94113094.0)公开了一种隧道二极管。它们间相同之处是都由金属层和它们之间的一层绝缘层构成。
电池由两个电极和电极之间的电解质构成。电极是电子导体，电解质是离子导体，前者不允许离子通过，而后者又不允许电子通过。因此当电流通过电池时，必须在电极，电解质介面发生电子离子交换。
电解质溶液是一种离子导体，离子导体还包括熔盐，固体电解质，离子交换树脂膜等。所以电解质是泛指有一定离子导电性的物相，电解质溶液的电导是由离子引起的。在70年代末期发现了一类电导率可与液体电解质比拟的固态离子导体，被称为快离子导体，也称超离子导体，或有时也叫做固体电解质，其区别于一般离子导体的最基本特点是在一定的温度范围内具有能与液体电解质相比拟的离子电导率和低的离子电导激活能，既在固态时具有熔盐或液体电解质的离子电导率。在固体离子导体中，运动离子象液体那样在晶格中作布朗运动，它们可在平衡位置附近振荡，也可以穿越两平衡位置间的势垒进行扩散。快离子导体和电子导体的不同之处在于它的电荷载体是离子，而不是电子。因此，在传输电荷的同时伴随着离子的迁移，正是由于这种特性，使它具有多方面区别于电子导体的用途。其一般分为阳离子导体例如(Ag+)RbAg4I5和阴离子导体例如(F-)β-PbF2等。离子导体薄膜，常用真空淀积，化学蒸发淀积，喷镀，电化学法等方法来制备。
发明内容
(1)要解决的技术问题利用异质金属和离子间的关系来形成一种金属式二极管，金属式三极管。
(2)技术方案
电子在原子中是分层排布的，不同原子的电子构型是不同的。当原子互相靠近结成固体时，各个原子的内层电子仍然组成围绕各原子核的封闭壳层，和孤立原子一样。然而，外层价电子则参与原子间的相互作用，应该把它们看成是属于整个固体的一种新的运动状态。费密面是描述金属中电子状态的动量空间中的等能面，它的能量等于电子系统的化学势，称之为费密能量，在这个面上的能级称为费密能级。电子的跃迁只能从满态到空态，而物理过程又往往与电子跃迁相关，因此费密面附近的量子态是决定金属的实际物理性质的最活跃最起作用的量子态。与金属费密面相关联的物理性质如磁化率，电阻率等也就随磁场强度发生振荡式变化，各种金属原子的电子能谱很复杂，例如铜和镁，它们的费密面是很不同的。正因为如此，所以在不同的金属原子间会因为其费密能级的不同故而在它们间会产生一个化学势。这样它们间就会有一个电势存在。也就是说存在着一个电场。这是能够产生金属式二极管和金属式三极管异质金属层间的电场的基本原理。并且这种电势不只是在异种单原子间存在，在物质由多个不同原子组成大块固体时同样存在，例如铜箔和铝箔之间，而且在不同质合金间，例如铜合金和锡之间，铁合金和铜合金之间。对这种现象，原子模型与量子力学已用能级的概念进行了合理的解释，由无数的原子构成固体时，单独原子的能级就并合成能带，由于电子数目很多，能带中能级的间距很小，因此可以看作是连续的。
异质金属间的电场强度不仅同温度有关，还同它们间的距离高度正相关，距离越近，电场越强。例如(正极)第一金属层铜合金黄铜做成平行板状与(负极)第二金属层锡也做成平行板状在0.2毫米距离/每平方厘米时约有0.3V电压。并且异质金属间的电场强度和指向主要取决于不同原子间的费密能量的大小。
当在异质金属平行板间放置以电解质时，电解质中的阴离子和阳离子就会在异质金属产生的电场的作用下分别向电场两端扩散，从而形成分布正负电荷的固定离子带，形成一个由正负离子组成的空间电荷区。(有点类似于PN结的空间电荷区。)这就形成了金属式二极管。
当在此金属式二极管间接以外加电压时，如果是正向电压，则会使空间电荷区变窄，甚至消失，电流可以顺利通过，如果接的是反向电压，则会使空间电荷区变宽，电流不能流过。既此种金属式二极管具有单向导电性。
依同样原理，当把此种金属式二极管设置成类似于晶体三极管的一个PN结正向设置，一个PN结反向设置时，例如当做成(第一金属层)铜-电解质-(第二金属层)铝-电解质-(第三金属层)铜时，并接以合适电路中，就会产生类似于半导体三极管的作用。它形成了相当于晶体三极管的PNP管。这样就形成了金属式三极管。当然各金属层根据需要也可以选择具有不同费密能级之材料来改变三极管的放大特性。
以上只是原理性说明，由于液体电解质在使用上的不便，故应采用固态电解质，既快离子导体。以(Ag+)RbAg4I5为例，在电场的作用下，阳离子(Ag+，或者是阴离子)会形成一个空间电荷区(类似于肖特基结中的空间电荷区)。须要注意的是要避免快离子导体和金属层间的化学反应，因其会产生类似原电池的效应，从而使金属式二极管和金属式三极管失效，这一点非常重要。
(3)有益效果和现有的半导体二极管三极管相比，金属式二极管，金属式三极管不须要高纯物质的制备和提纯且具有高抗辐照能力。利用金属式二极管的单向导电性可以制作整流二极管，检波二极管，开关二极管等。利用金属式三极管可以产生放大，振荡等多种电子功能。由于此种金属式二极管，金属式三极管所采用的材料只为金属和离子导体，其耐高温性能将比现有的半导体晶体管要好。同时由于磁化率，电阻率等随磁场发生规律性变化，与金属费密面紧密相关联，故会对此金属式二极管，金属式三极管产生相应的流压变化，可用之于高灵敏度磁强计，高精度检流计，流压比较仪及其精密测量。
具体实施例方式
因原理都一样，故只对金属式二极管加以说明。
在玻璃绝缘基片上用物理汽相淀积工艺做出铝电极，再在铝层上做出一层800纳米左右的快离子导体层Ag3SI，之后再在此快离子导体层上做出铜金属层。然后将其覆盖在绝缘介质之中加以固定。由此形成电路中的金属式二极管。
权利要求
1.一种金属式二极管和金属式三极管，它们同现有的金属二极管相同之处是也具有各层金属层，其特征是它由第一金属层，电解质层，第二金属层组成金属式二极管，由第一金属层，电解质层，第二金属层，电解质层，第三金属层组成金属式三极管；第一金属层和第二金属层分别为具有不同费密能级的原子组成的单质金属或具有不同费密能级的异质金属之合金及其固体组合物，或具不同能级之良导体组成，第三金属层可与第一金属层具有相同的组成，也可以与第一第二金属层具有都不相同之费密能级之异质金属或合金及其固体组合物组成或不同能级良导体组成；在各金属层中的电解质是泛指有一定离子导电性的物相组成的离子导体，它包括各种熔盐，固体电解质，离子交换树脂膜，快离子导体等；
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于第一金属层和第二金属层和第三金属层及电解质层，各层物质彼此之间平行；
3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于所述器件附着在绝缘材料或玻璃衬板上。
全文摘要
金属式二极管和金属式三极管，它涉及一种金属式二极管和金属式三极管。是利用金属和离子导体间的关系来产生金属式二极管和金属式三极管，异质金属间因能级差异存在着电场，电解质由离子作为电荷载体，并不能直接传导电子，并且它在电场作用下会形成一个空间电荷区，利用金属－电解质－异质金属间的关系来产生出金属式二极管和金属式三极管，其用途广泛，可用来整流，检波，做为开关及形成各种电路等。
文档编号H01L45/00GK1665044SQ20051006545
公开日2005年9月7日 申请日期2005年4月5日 优先权日2005年4月5日
发明者王继文 申请人:王继文