散進行η-型摻雜來產(chǎn)生發(fā)射 極和光電信號發(fā)生器內(nèi)膜，如ΡΝ結(jié)
[0197] -在注入序列、蝕刻、掩模之前進行正面處理-使用預(yù)定的注入能量和劑量，例如 范圍為50至lOOkeV以及約5χ1014離子cm" 3,通過將Ρ離子注入掩模進行包埋非晶化，
[0198] -在固態(tài)外延退火循環(huán)期間通過纏繞填滿segton的<c_Si>納米層將包埋非晶化 物成型以獲得稱為seg物質(zhì)的超材料
[0199] -在sag物質(zhì)內(nèi)的segton處理，允許良好的分布、電荷態(tài)以及暴露于入射光子
[0200] -最后操作：電子鈍化、金屬化以及光捕獲。
【主權(quán)項】
1. 一種在全娃光電轉(zhuǎn)換器，尤其是光電電池內(nèi)部形成基本納米級單元，稱為segton， 的方法，其特征在于在形成和成型它們的作用中的下面的連續(xù)步驟： a. 通過聚焦能量束、電子束、離子束以及其他合適的輻射，從基本晶體結(jié)構(gòu)中移出兩個 Si原子，形成稱為雙空穴的兩個相互作用空穴的系統(tǒng) b. 將足夠大量的和良好分布的segton放置在良好限定的納米空間中 c?將segton放置在上部晶片區(qū)中 d?將大量的segton放置在晶體<c-Si>相內(nèi) e. 形成特定的和有用的電子能量組，其完成用于高效光電轉(zhuǎn)換的基本Si能量帶 f. 重摻雜被雙空穴占據(jù)的區(qū)域以及圍繞該區(qū)域的空間以局部地采用n-型行為 g. 在轉(zhuǎn)換器的技術(shù)處理期間保留segton群體持續(xù)溫度升高的時間段 h. 通過重疊物理效應(yīng)、兩種場：電場和力場、摻雜、適當(dāng)暴露于入射光子處理segton的 密集群體 i. 允許準(zhǔn)永久性雙重負segton電荷狀態(tài) j. 采用兩種不同的電子轉(zhuǎn)移機理，segton進和出；出是通過傳導(dǎo)帶而進是通過雜質(zhì)帶 k. 采用單向segton功能作為能量閥和幾何空間閥 l. 由于通過雜質(zhì)帶的電子傳導(dǎo)，采用超快速segton再充電 m. 處理具有弱鍵合電子的二次電子產(chǎn)生中心。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述基本納米級單元放置在與轉(zhuǎn)換光波長 緊密結(jié)合的轉(zhuǎn)換器的正面附近。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于雜質(zhì)（n-型半導(dǎo)體）的局部濃度足夠 大以充電和放電全部大量的雙空穴。4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于產(chǎn)生雙空穴存儲器，其是插入 發(fā)射極區(qū)域中的包埋的非晶體。5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于a-Si/c-Si雜界面聚集大量雙 空穴，其捕獲在膨脹應(yīng)變場中。6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于在能量沉積過程期間，包埋的 非晶體纏繞在與雙空穴接合的納米層周圍。7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于以下處理步驟： ?將填滿許多點缺陷的晶體<c-Si>相釋放 ?分布所述晶體<c_Si>，其均勻地圍繞在非晶體附近。8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于熱力學(xué)處理允許局部地和清楚 地確定超材料相。9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于它包括以下步驟： ?在T〈1000°C下通過所謂的低溫?zé)釘U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n-型摻雜型材（例如，磷）， ?在擴散過程之后對晶片表面進行預(yù)處理以允許良好地控制注入體積， ?通過自身Si注入或通過磷，即P注入，導(dǎo)致包埋非晶化的10-200keV離子束輻射，， ?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， ?例如在350-450°C下通過熱退火循環(huán)構(gòu)造穩(wěn)定的超材料納米層， ?活化基本單元， ?設(shè)備最終處理步驟:AR涂覆、電子鈍化、金屬化。10. 根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于先前的n-型摻雜（P)緊接著是離子注 入直至局部或包埋非晶化（P，Si)。11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于使用單一離子注入直至局部或包埋非晶 化，僅使用摻雜離子（P)，用于導(dǎo)致重摻雜材料，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)，其中非晶化產(chǎn)生包埋的a-Si/c-Si雜界面，以及較小的處于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)選地在約500-550°C下進行退火循環(huán)，其采用固態(tài) 外延形式并且導(dǎo)致兩個硅相的清楚分離（晶體和非晶體）以及銳化平面a-Si/c-Si雜界 面，并且相同的退火循環(huán)導(dǎo)致產(chǎn)生或多或少平面樣納米層，其平滑地纏繞每個非晶體使得 納米層為3至IOnm厚并且均勻，而沒有任何缺陷和不均勻，并且包含一起形成seg物質(zhì)的 許多有序的單元，所述seg物質(zhì)是放置在重n-型重摻雜半導(dǎo)體材料內(nèi)的基于硅的MTM，例如 提供有摻雜（Si:P)，并且其中通過使用相對低能量/位移原子（約2. 5eV/原子）通過有 限位移Si原子至所述基本單元電池外部，晶體娃的基本單元電池在納米尺度上轉(zhuǎn)變?yōu)橥?segton，并且兩個原子的這種位移導(dǎo)致引入可以捕獲和局部化電子的延長的電子鍵的所謂 的雙空穴，并且這種雙空穴在技術(shù)上是有用的，因為它永久地包含四個捕獲電子，其中它們 中的一個弱鍵合在重n-型摻雜材料中，例如提供有高磷摻雜（Si:P)。12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于使用離子束或電子束進行先 前晶體半導(dǎo)體的局部非晶化。13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于以下面方式進行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和 基本納米級單元或segton處理： ?通過離子注入的相轉(zhuǎn)變，其中產(chǎn)生具有局部高度集中的點缺陷的晶體 ?源于離子注入的c-Si/a-Si界面：產(chǎn)生一光滑一處理seg物質(zhì) ?非晶相和晶體相的局部均化（退火循環(huán)）：將一種材料相的內(nèi)含物溶解在另一相中 ?產(chǎn)生限定seg物質(zhì)的納米膜：a-Si/c-Si- <a-Si>/〈c-Si>-能皇（在價帶中的高偏 移）和<c-Si>/〈a-Si>-電子轉(zhuǎn)移模式改變 ?通過退火循環(huán)segton的處理過程，這導(dǎo)致重摻雜的活化。14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于通過離子輻射導(dǎo)致產(chǎn)生基本 納米級單元或segton的材料調(diào)整允許所需材料調(diào)整通過以下多個階段實現(xiàn)： ?在T〈1000°C下通過所謂的低溫?zé)釘U散在均勻地（輕微地或適度地）P摻雜晶片（例 如，預(yù)摻雜硼）中的初始n-型摻雜型材（例如，磷）， ?在擴散過程之后對晶片表面進行預(yù)處理以允許良好地控制注入體積， ?可能地例如通過兩種方式，通過自身Si注入或通過P注入，導(dǎo)致包埋非晶化的 10-200keV離子束福射， ?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， ?例如在350-450 °C下通過熱退火循環(huán)構(gòu)造MTM納米層， ?活化segton ?設(shè)備最終處理步驟（AR涂覆、電子鈍化、金屬化）。15. 通過執(zhí)行前述方法權(quán)利要求中任一項得到的基本納米級單元，其表示基本娃晶體 單元減兩個硅原子，處于結(jié)合至它們的嚴格處理的物理環(huán)境的雙負電荷狀態(tài)。16. 根據(jù)前述權(quán)利要求所述的基本納米級單元，其特征在于為了產(chǎn)生每種基本單元或 segton，繼續(xù)將兩個Si原子有限位移到娃基本單元外部。17. 根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的基本納米級單元，其從插入位于轉(zhuǎn)換器正面附近的發(fā) 射極內(nèi)的限定的納米空間的非晶體中釋放。18. 根據(jù)前述權(quán)利要求15至17中任一項所述的基本納米級單元，其特征在于從主體材 料c-Si中的較大的非晶納米物體中釋放它們。19. 根據(jù)前述權(quán)利要求15至18中任一項所述的基本納米級單元，其特征在于由于電荷 狀態(tài)的超快速再生，它們保留準(zhǔn)永久性電荷狀態(tài)。20. -種裝置，為具有根據(jù)前述權(quán)利要求所述的基本單元的光伏電池，由于基于涉及一 次和二次產(chǎn)生的基本納米級單元的多級轉(zhuǎn)換循環(huán)允許改善轉(zhuǎn)換效率。
【專利摘要】本發(fā)明涉及在硅材料內(nèi)部納米結(jié)構(gòu)形成的基本納米級單元以及實現(xiàn)它們的制造方法。通過將兩個Si原子有限位移至晶體基本單元外部來產(chǎn)生每個基本納米級單元。通過在其中集中特定物理效應(yīng)，晶體物質(zhì)的局部納米級轉(zhuǎn)變得到不尋常的功能，因為它是非常有用的額外電子能級組(針對太陽光譜轉(zhuǎn)換成電進行優(yōu)化)。調(diào)整的能量組允許在半導(dǎo)體，優(yōu)選硅、尤其用于非常高效的全硅光電轉(zhuǎn)換器的材料中低能量二次電子產(chǎn)生。用于在半導(dǎo)體材料中產(chǎn)生這種轉(zhuǎn)變的制造方法是基于局部能量沉積，如離子注入或電子(γ,X)束照射以及適當(dāng)?shù)臒崽幚聿⑶以诠I(yè)上容易獲得。
【IPC分類】H01L31/0288, H01L31/068, H01L31/0352, H01L31/036, H01L31/20, H01L31/18
【公開號】CN105229799
【申請?zhí)枴緾N201480028263
【發(fā)明人】茲比格盧·庫茨尼奇, 帕特里克·梅里埃斯
【申請人】賽騰高新技術(shù)公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2014年5月13日
【公告號】EP2997604A2, US20160099368, WO2014203080A2, WO2014203080A3, WO2014203080A4