時(shí)滿足所有上述要求的唯一的處理，即離子注入和良好控制的隨后或 實(shí)時(shí)熱處理。從吸收角度看，這種處理允許良好定位轉(zhuǎn)變材料。
[0147] a-Si/c-Si雜界面轉(zhuǎn)變區(qū)聚集許多segton直至約102°cm 3的密度，其捕獲于膨脹 或拉伸應(yīng)變場(chǎng)中。該拉伸場(chǎng)至少起四種作用：
[0148] i)減少熱處理期間雙空穴重新結(jié)合，
[0149] ii)減少雙空穴移動(dòng)，允許它們捕獲在良好限定的和限制的體積空間中，
[0150] iii)在設(shè)備制造過程期間，在500_550°C的不尋常的高溫下允許雙空穴保留以及
[0151] iv)將segton分布有序化成為自身有序的超晶格網(wǎng)絡(luò)。
[0152] 離子注入和隨后處理允許實(shí)現(xiàn)其他要求，如永久雙重負(fù)電荷狀態(tài)、空間布置、電子 轉(zhuǎn)移等，所有這些轉(zhuǎn)變導(dǎo)致由segton形成的超材料。Segton雙重負(fù)電荷狀態(tài)允許間接Si 帶隙和傳導(dǎo)帶的上半部分中雙空穴/segton能級(jí)之間低能量電子躍迀/釋放。η-型半導(dǎo)體 摻雜雜質(zhì)的濃度必須足夠大例如1〇18至10 21原子cm 3,以對(duì)所有眾多的雙空穴充電和再充 電。剛剛在電子發(fā)射或脫嵌之后，這種技術(shù)上有用的雙重負(fù)電荷狀態(tài)必須可以瞬間更新。
[0153] 通常，可以同時(shí)制作或制造以及處理segton :
[0154] 具有10至200keV注入能量和1014至10 16離子cm 2離子劑量的離子注入導(dǎo)致產(chǎn)生 特定的納米物體類型，電荷狀態(tài)，密度，在幾何空間中的位置或定位，源自在晶格中和/或 在非晶體/非晶化相中原子重組；導(dǎo)致新材料相的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?cè)从谠诩{米層形式下在特定空 間中聚集或包含的點(diǎn)缺陷的積累；例如新相的密度和內(nèi)能低于位于晶體相和非晶體相之間 過渡區(qū)域的其晶體對(duì)應(yīng)物。
[0155] 例如可以以兩種方式（通過擴(kuò)散摻雜離子或通過適當(dāng)摻雜離子注入）獲得η-型 摻雜型材和約1〇18至10 2°原子cm 3的足夠的密度。摻雜型材的特定的高密度主要考慮包埋 亞結(jié)構(gòu)及其附近的鄰近物。
[0156] 材料調(diào)節(jié)和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變：為了獲得已知"老"材料的新相，其用于軟光物質(zhì)（soft light-matter)相互作用，例如可以從其晶體相開始通過其局部較深的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致在晶格中 原子位置的特定調(diào)整。這樣的原子級(jí)處理導(dǎo)致例如一些原子群體從其在晶體單元電池中的 平衡位點(diǎn)移動(dòng)至通常未被占據(jù)的亞穩(wěn)定位點(diǎn)中。新的亞穩(wěn)定原子分布必須考慮足夠大的原 子數(shù)。所要求的處理必須允許局部能量沉積，例如通過或多或少聚焦能量束照射。該操作 能夠移動(dòng)大量原子群體占據(jù)特定體積并且以這種方法采用必要的顯著的材料調(diào)整。
[0157] 導(dǎo)致產(chǎn)生segton的材料調(diào)整的實(shí)例：允許所要求的材料調(diào)整的離子輻射以多個(gè) 階段實(shí)現(xiàn)：
[0158] ?在T〈1000°C下通過所謂的低溫?zé)釘U(kuò)散或另外的方法例如在均勻地，輕微地或適 度地，P摻雜晶片（例如，預(yù)摻雜硼）中摻雜注入的初始η-型摻雜型材（例如，磷），
[0159] ?在擴(kuò)散過程之后對(duì)晶片表面進(jìn)行預(yù)處理以允許良好地控制注入體積，
[0160] ?可能地例如通過兩種方式，通過自身Si注入或通過Ρ注入，導(dǎo)致包埋非晶化的 50-200keV離子束福射，
[0161] ?例如在500°C下通過熱退火循環(huán)構(gòu)造優(yōu)異的c-Si/a-Si雜界面，
[0162] ?例如在350-450 °C下通過熱退火循環(huán)構(gòu)造 MTM納米層，
[0163] ?活化 segton，
[0164] ?設(shè)備最終處理步驟，即，AR涂覆、電子鈍化、金屬化。
[0165] 10.通過附圖進(jìn)行解釋說明
[0166] 下面，借助于附圖你將發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的簡單描述。
[0167] 圖1和2涉及基于通過物理場(chǎng)（通過三箭頭標(biāo)記）（圖3)處理的雙空穴的特定的 segton模型，所述物理場(chǎng)至少是：摻雜雜質(zhì)、內(nèi)置電場(chǎng)和內(nèi)置應(yīng)力場(chǎng)。Segton源自適當(dāng)?shù)暮?復(fù)雜的缺陷處理。在圖1和2中，原子設(shè)計(jì)：硅的基本晶體單元
[0168] a)具有所有"平衡"原子，它們中的兩個(gè)將被移出，其通過兩個(gè)實(shí)心黑色彎曲鋸齒 線標(biāo)記（圖1)，
[0169] b)沒有兩個(gè)原子，即導(dǎo)致通過空穴位點(diǎn)（c，c'）（其替代了常見的共價(jià)鍵：a_d、 a'-d'和b-b'）伸長的原子鍵的雙空穴。
[0170] 這是在以下各項(xiàng)下良好保留的亞穩(wěn)態(tài)：
[0171] i)當(dāng)物質(zhì)弛豫時(shí)，T〈250°C以及
[0172] ii)當(dāng)物質(zhì)在局部拉伸應(yīng)變下時(shí)，T〈550_600°C。通過出現(xiàn)在b-b'原子之間的黑色 實(shí)線指示弱鍵（圖2)。該線通過c-c'空穴。存在通過c-c'空穴的三個(gè)等價(jià)弱鍵：a-a\b_b' 和d_d'。在超材料中，出現(xiàn)Jahn-Teller扭曲。圖中符號(hào)：笛卡爾坐標(biāo)（x，y，z)，[1,0,0] 晶軸方向，和向量P，角度Θ。
[0173] 四種另外的segton (圖3)符號(hào)表不有序segton超晶格的背景，即在超材料MTM 納米層內(nèi)部它們的分布。Segton源自適當(dāng)?shù)暮蛷?fù)雜的缺陷處理。通過三箭頭符號(hào)表示通過 物理場(chǎng)處理的雙空穴的示意圖：
[0174] i)內(nèi)置電場(chǎng)，
[0175] ii)內(nèi)置應(yīng)力場(chǎng)，以及
[0176] iii)來自鄰近雙空穴的缺陷場(chǎng)；四種其他的segton符號(hào)表示有序segton超晶 格，即在MTM納米層內(nèi)部它們的分布。
[0177] 圖4是具有segton的平滑改變密度的超材料MTM納米層的實(shí)例模型的整體的示 意圖；較高的密度更接近實(shí)現(xiàn)晶相中非晶相降低。
[0178] 圖5-8顯示了包含納米結(jié)構(gòu)娃的超材料（<c_Si>納米層）的納米級(jí)Si-分層系統(tǒng) 的示意圖，其通過摻雜、離子注入和適當(dāng)?shù)臒崽幚慝@得（未按比例繪制）。在收集限制上的 兩個(gè)上層（c-Si和<c-Si>)表示填充有源于摻雜和光一次和二次產(chǎn)生的自由載流子的表面 存儲(chǔ)器。
[0179] 圖6示出了具有平面結(jié)構(gòu)的設(shè)備的實(shí)施例，所述平面結(jié)構(gòu)包含使用納米級(jí)Si-分 層系統(tǒng)和Si超材料的一種可能的組合。在以下各項(xiàng)中三種特定亞結(jié)構(gòu)的排列考慮了光子 的平均穿透深度：發(fā)射極、基底、和背面區(qū)（其允許更好地轉(zhuǎn)換特定陽光波譜組分）。所述 設(shè)備提供于背面場(chǎng)（BSF)。
[0180] 圖7和8示意地顯示了包含包埋的亞結(jié)構(gòu)的晶體Si晶片的頂部，所述亞結(jié)構(gòu)能夠 結(jié)合光電特性（未按比例繪制）。最簡單的納米尺寸轉(zhuǎn)化導(dǎo)致多個(gè)特定層和尤其地硅超材 料的重疊；三個(gè)納米層標(biāo)注為<c_Si> ;-個(gè)在Si02/Si界面，兩個(gè)在a-Si/c-Si界面（在圖 中它們標(biāo)記為頂部和下部活性納米結(jié)構(gòu)）。特定作用之一（即表面無載流子存儲(chǔ)器）是由 出現(xiàn)在上部a-Si/c-Si界面的載流子收集限制（CCL)導(dǎo)致的。由于限制，上圖忽略了自由 載流子聚集，而下圖將其考慮在內(nèi)，指出較強(qiáng)光吸收的更實(shí)際的區(qū)域。另一種特定作用是光 產(chǎn)生的自由載流子的收集特性，通過收集載流子和傳導(dǎo)電流箭頭表示。
[0181] 圖9是截面TEM圖像，其顯示通過受控重結(jié)晶非晶相實(shí)現(xiàn)的平面多界面亞結(jié)構(gòu)的 實(shí)施例，所述非晶相通過離子注入和注入后處理包埋在晶體Si中。詳細(xì)說明見右圖，其說 明了 2D納米尺寸Si-分層系統(tǒng)。
[0182] 圖10是以下的電子能帶和電子能級(jí)組的示意圖
[0183] a)本征硅，
[0184] b)重?fù)诫s的η型應(yīng)變納米層，標(biāo)注為<c_Si>，在活性的a-Si/c-Si雜界面處其為 二，而在表面Si02/Si雜界面處為一，包含Si超材料，
[0185] c)具有特定segton帶的重?fù)诫s的η型娃。
[0186] 圖11是具有可能由于下式導(dǎo)致的額外的光電轉(zhuǎn)換機(jī)理的電子能量組的示意圖： 用光子能量energy〉〗，1+nxO, 274eV低能量（0, 274eV)沖擊電離segton，其中η (整數(shù)）代 表使用0, 274eV特定能量的倍增等級(jí)。電子倍增是指：a)高能光子可以三級(jí)（η = 3)倍增， 而b)低能光子可以二（η = 2)級(jí)倍增。
[0187] 圖12顯示了基于以下各項(xiàng)確定的理論等級(jí)電子倍增的比較
[0188] i)硅晶格的沖擊電離，
[0189] ii)具有相應(yīng)于硅帶隙的能量的多重激子，以及
[0190] iii)由于segton導(dǎo)致的低能量沖擊電離。
[0191] 圖13逐步顯示產(chǎn)生segton以及將segton分組以形成一個(gè)或多個(gè)segton納米層 的整個(gè)過程。
[0192] 11.具體實(shí)施例
[0193] 以下，參考圖13根據(jù)以下步驟實(shí)施具體實(shí)施例。
[0194] -用優(yōu)先（100)晶體取向和適度的P-型摻雜（孔）預(yù)處理Si晶片
[0195] -在轉(zhuǎn)換器背面的首次操作-額外的P-型摻雜形成BSF
[0196] -在轉(zhuǎn)換器的正面首次操作-通過從表面摻雜源擴(kuò)