] ?圖12是基于以下三種機(jī)理確定的電子倍增的階梯形理論等級的比較圖表：
[0100] i)硅晶格的沖擊電離，
[0101] ii)具有相應(yīng)于硅帶隙的特定能量的激子多重性，以及
[0102] iii)由于segton導(dǎo)致的低能量沖擊電離；
[0103] ?圖13是根據(jù)平行發(fā)明用于產(chǎn)生在形成seg物質(zhì)（seg-matter)的一個或多個納 米層中分組的segton的方法的不同步驟的組織結(jié)構(gòu)圖。
[0104] 8.優(yōu)選實施方式的描述
[0105] 根據(jù)本發(fā)明的納米級單元是在包含結(jié)構(gòu)電缺陷（稱為雙空穴）的晶體硅晶格的基 本單元周圍構(gòu)造和處理的基本單元。這些納米級單元（稱為segton)有利地并且必要地偶 聯(lián)至它們的物理外周，所述物理外周被嚴(yán)格地物理處理并且有用地放置在轉(zhuǎn)換器中（從入 射光照射和吸收角度看）。
[0106] 基于雙空穴（其準(zhǔn)永久性地處于雙重負(fù)電荷狀態(tài)）構(gòu)造 segton，并且通過其物理 鄰近物進(jìn)行處理。
[0107] 由于嚴(yán)格施加的結(jié)構(gòu)和光電條件，通常有害的缺陷可以有利地轉(zhuǎn)變成有用的納米 物體，其具有針對在硅轉(zhuǎn)換器中低能量二次產(chǎn)生和倍增調(diào)節(jié)的電子能級組。因此，segton能 夠提供給其主體材料或基體特定的電子能級組，其分布和動力學(xué)允許連續(xù)地和足夠地超快 速的轉(zhuǎn)換循環(huán)。
[0108] Segton源自兩個原子位移到晶體，優(yōu)選娃基本單元，的外部，所述娃基本單元引起 通過空穴位點的伸長的電子鍵，其能夠捕獲和定位占據(jù)外在能級的自由電子，尤其是弱鍵 合電子。
[0109] 通過聚焦和沉積在半導(dǎo)體物質(zhì)或晶格或基體內(nèi)部的能量束（例如，電子束、離子 束河其他適宜的照射）可以實現(xiàn)這種位移。
[0110] Segton包含較短和較長的電子鍵，例如分子樣類型的懸掛鍵，其必須被在運(yùn)行的 轉(zhuǎn)換器中捕獲電子永久占據(jù)。這相應(yīng)于特定的永久性雙重負(fù)電荷狀態(tài)，針對納米尺度調(diào)整 的segton的直接環(huán)境必須采用這種狀態(tài)。
[0111] 為了用于高效光電轉(zhuǎn)換，segton動力學(xué)是極其快速的，其表征為極短的時間常數(shù)。 首先這證明segton充電和放電的極其快速的動力學(xué)。
[0112] 嵌入給定的主體材料例如半導(dǎo)體，優(yōu)選娃，segton可以與能夠調(diào)整可用于電子的 能級的納米晶體類比。segton周圍的η-型重?fù)诫s半導(dǎo)體（其中segton完全插入）顯示優(yōu) 異的導(dǎo)電性。從segton中脫嵌和收集電子的能力預(yù)先決定了它們的技術(shù)應(yīng)用。
[0113] 通常，獨特的segton特征，即結(jié)合特定的電子能級組和優(yōu)異的電子傳導(dǎo)或轉(zhuǎn)移將 segton與迄今已知的其他納米級轉(zhuǎn)變區(qū)別開。
[0114] Segton制造的優(yōu)選方法是基于包埋的非晶體納米體積，在該過程中其纏繞在與雙 空穴接合的納米層周圍。
[0115] 具有超快速再生行為的電荷狀態(tài)必須允許新的獨特的轉(zhuǎn)換機(jī)理，即永不停歇的低 能量產(chǎn)生。通常，基于segton的二次產(chǎn)生的動力學(xué)涉及
[0116] ?有用的segton保留于與熱電子碰撞以優(yōu)化動能轉(zhuǎn)至額外的電子群體中，例如膜 樣亞結(jié)構(gòu)，
[0117] ?在時間尺度上在熱電子產(chǎn)生碰撞和熱電子熱化之間競爭，
[0118] ?在碰撞產(chǎn)生之后，二次電子脫嵌到segton鄰近物外部，并且因此，它注入外周發(fā) 射極并且保持不能返回起點，
[0119] ?由于特定的傳導(dǎo)機(jī)理，橫跨的位移電子的局部傳導(dǎo)，由于來自轉(zhuǎn)換器較深階層的 其他電子，允許segton的電荷狀態(tài)適當(dāng)?shù)某焖僭偕?；由于通過外部電路循環(huán)，通過背面 電極注入，
[0120] ?通過橫跨雜質(zhì)帶特定的快速傳導(dǎo)允許的在segton環(huán)境中特定的單極傳導(dǎo)。
[0121] 能夠?qū)崿F(xiàn)多種所要求的條件的納米級轉(zhuǎn)變的方法是基于先前晶體半導(dǎo)體，優(yōu)選 硅，的局部非晶化（使用例如離子束）。這種處理可以良好地定位設(shè)備空間中的點缺陷，并 且由于在c-Si/a-Si界面處的膨脹力引起的內(nèi)置應(yīng)變場可以在有序超晶格中導(dǎo)致自組織。 在熱處理期間應(yīng)變場管理segton分布。
[0122] 存在至少兩種可能的實施方法：
[0123] i)由通過擴(kuò)散或注入的先前的η-型摻雜（優(yōu)選P)曲線，緊接著離子注入直至局 部或包埋非晶化（P，Si)構(gòu)成的兩步處理，
[0124] ii)僅使用摻雜離子（優(yōu)選P)的單一離子注入直至局部/包埋非晶化。
[0125] 所述兩種方法導(dǎo)致局部重?fù)诫s材料（優(yōu)選Si:P)并且因此允許同時涉及雜質(zhì)帶和 傳導(dǎo)帶的單極傳導(dǎo)。選擇是基于針對轉(zhuǎn)換光譜的精細(xì)調(diào)節(jié)。
[0126] 在第一步驟中，非晶化產(chǎn)生粗糙（rough)或堅固（rugged)a-Si/c-Si雜界面和較 小的處于c-Si中的a-Si內(nèi)含物和處于a-Si中的c-Si內(nèi)含物。隨后優(yōu)選在約500-550°C 下的退火循環(huán)采用固態(tài)外延的形式并且導(dǎo)致兩種硅相（晶體和非晶體）清楚的原子尺度分 離，以及銳化平面a-Si/c-Si雜界面。相同的退火循環(huán)導(dǎo)致產(chǎn)生或多或少平面納米層，其光 滑地纏繞在每個非晶體晶粒。3-5-10nm厚的所述納米層是均勻的，沒有任何缺陷和不均勻 (inequalities)，并且包含多個有序的一起形成seg物質(zhì)的segton，所述seg物質(zhì)是基于娃 的超材料MTM。
[0127] 基本單元內(nèi)Si原子的限制位移需要相對非常低的能量/位移原子（約2. 5eV/原 子）。兩個原子的這種位移導(dǎo)致導(dǎo)致引入伸長的電子鍵（其可以捕獲和定位電子）。為了 變得技術(shù)上有用，雙空穴必須永久地包含4個捕獲電子，其中它們中的一個是弱鍵合的。這 是可能的，例如在重η-型摻雜材料中，例如提供有高磷摻雜（Si:P)。
[0128] 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和segton處理：
[0129] ?通過離子注入的相轉(zhuǎn)變：晶體一非晶體一具有局部高度集中點缺陷的晶體，在熱 處理循環(huán)期間將其進(jìn)一步處理成為segton
[0130] ?源于離子注入的c-Si/a-Si界面：產(chǎn)生一光滑一處理成seg-物質(zhì)
[0131] ?由于退火循環(huán)局部均化非晶相和晶相：溶解一種材料相在另一相內(nèi)的內(nèi)含物
[0132] ?限定seg物質(zhì)的納米膜：a-Si/c_Si - a-Si/〈c_Si>-能皇（價帶的較高偏移） 以及<c-Si>/a-Si-電子轉(zhuǎn)移模式改變
[0133] ?通過退火循環(huán)處理處置segton :活化重?fù)诫s
[0134] 進(jìn)一步解釋說明
[0135] i)實際雙重永久電荷狀態(tài)，即弱鍵合電子的永久可用性-回答了這種要求。 Segton必須插入重?fù)诫sη-型半導(dǎo)體環(huán)境，例如P-摻雜Si，其中摻雜密度為1018至10 21原 子cm3。這種摻雜可以通過多種已知方式實現(xiàn)，方式的選擇取決于轉(zhuǎn)換器設(shè)計和剛好的最 好的技術(shù)處理。例如，1)通過在850-1000°C溫度下從P205表面源擴(kuò)散持續(xù)約20-40min ;2) 通過P離子摻雜注入，導(dǎo)致注入范圍附近局部雜質(zhì)最大值-注入能量為10至200keV，3)通 過在1000-1250°C溫度下從P205表面源快速熱處理（RTT)持續(xù)數(shù)十秒，4)通過先前低能量 注入半導(dǎo)體的局部激光表面重結(jié)晶-注入能量為10-50keV。
[0136] ii)由于納米級插入化學(xué)相同材料，兩種不同的和補(bǔ)充的電子能級組占據(jù)相互穿 透的幾何空間
[0137] iii)兩種不同的電子轉(zhuǎn)移機(jī)理（進(jìn)和出Segton);出是通過傳導(dǎo)帶而進(jìn)是通過雜 質(zhì)帶；通過η-型摻雜以及通過a-Si/c-Si過渡的LH樣雜界面的的內(nèi)置電場可以容易地控 制這種效應(yīng)。
[0138] iv)由于其能級組以及由于其具備幾何位置，segton允許閥樣動作；通過使離開 的電子和進(jìn)入電子彼此遠(yuǎn)離，可以在能量空間中以及第二在幾何空間中的單向移動電子。
[0139] 表格：改善的光電轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)
[0140]

[0142] 9.本發(fā)明及其制造方法
[0143] 為了技術(shù)上有用，segton必須足夠多并且良好分布，位于良好限定的納米空間中， 永久地保留其有用的電荷狀態(tài)，在設(shè)備制造期間允許溫度處理，而不威脅它們的去除或轉(zhuǎn) 變。與通常稀疏地和隨機(jī)地散布于半導(dǎo)體中的雙空穴相反，優(yōu)選硅、材料、代表技術(shù)目標(biāo)的 segton，集中在良好限定的納米層納米空間中。
[0144] 能夠采用考慮segton成型的多種要求的最好的技術(shù)之一是在非晶體-晶體雜界 面周圍的硅相轉(zhuǎn)變，即先前非晶化晶體材料受控重結(jié)晶。有序-無序原子級轉(zhuǎn)變導(dǎo)致膨脹 應(yīng)變，由于適當(dāng)?shù)墓虘B(tài)外延其允許處理平面樣雜界面。
[0145] 重結(jié)晶材料具有主要的晶體行為，但是包含大量位移原子，它們相當(dāng)均勻地分布。 受控重結(jié)晶必須考慮涉及重結(jié)晶或固態(tài)外延速率、溫度、將大量的位移原子保留在其新位 置的延遲的多種條件，并且避免額外有害的結(jié)構(gòu)損傷（例如源于太強(qiáng)烈的原子移動）。
[0146] 這是能夠同