專利名稱：微納米組合結(jié)構(gòu)物及其制備方法及光學(xué)器件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微納米組合結(jié)構(gòu)物、微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法及由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，更詳細(xì)地，涉及在基板上形成微結(jié)構(gòu)之后利用金屬薄膜蒸鍍、熱處理、整面刻蝕(blanket etching)在微結(jié)構(gòu)上形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形或拋物線形的無反射納米結(jié)構(gòu)，從而將由空氣和半導(dǎo)體物質(zhì)之間的折射率之差引起的菲涅爾(Fresnel)反射和全反射最小化的微納米組合結(jié)構(gòu)物、微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法及由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法。
背景技術(shù)：
一般來講，例如在太陽能電池、光檢測(cè)器、發(fā)光二極管、透明玻璃(Glass)等光學(xué)器件中，需要解決的重要問題是如何減少折射率不同的兩種介質(zhì)之間的光的反射量。這種光的反射是降低光學(xué)器件的效率的主要原因，越是將光的反射最小化，將能夠得到越高的效率。為了減少光的反射普遍使用的方法大致可分為兩種。第一種方法是通過形成微大小的結(jié)構(gòu)物來減少產(chǎn)生全反射的概率，相應(yīng)的有表面紋理(Texturing)、微透鏡(micro lens)、微格子圖案等。圖1是用于說明現(xiàn)有技術(shù)的一實(shí)施例的向形成有微圖案的結(jié)構(gòu)物入射的光的反射和透射的示意圖，雖然具有光通過形成有微圖案Ia的結(jié)構(gòu)物I向外部射出的概率高的優(yōu)點(diǎn)(實(shí)線)，但具有無法克服由介質(zhì)與空氣之間的折射率之差引起的菲涅爾(Fresnel)反射的缺點(diǎn)(虛線)。第二種方法是為了從根源上減少由折射率之差引起的損失而通過比波長短的大小的格子或非周期性結(jié)構(gòu)漸漸改變兩種介質(zhì)之間的有效折射率。這種結(jié)構(gòu)因與蛾的眼睛形狀相似，而稱作“蛾眼(Moth eye) ”結(jié)構(gòu)。圖2是用于說明現(xiàn)有技術(shù)的再一實(shí)施例的向形成有納米圖案2a的結(jié)構(gòu)物2入射的光的反射和透射的示意圖，由于在介質(zhì)與空氣之間的界面幾乎不發(fā)生菲涅爾反射，因而當(dāng)入射角垂直時(shí)能夠得到幾乎接近0%的反射率，卻具有無法消除入射角變大時(shí)發(fā)生的全反射的缺點(diǎn)。如上所述，利用以往的微結(jié)構(gòu)的情況下，雖然能夠減少全反射，卻難以減少菲涅爾反射，而利用光波長以下的納米結(jié)構(gòu)的情況下，雖然能夠減小菲涅爾反射，卻具有無法減少全反射的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題 本發(fā)明是為了解決如上所述的問題而提出的，本發(fā)明的目的在于，提供在基板上形成微結(jié)構(gòu)之后利用金屬薄膜蒸鍍、熱處理、整面刻蝕在微結(jié)構(gòu)上形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形或拋物線形的無反射納米結(jié)構(gòu)，從而將由空氣和半導(dǎo)體物質(zhì)之間的折射率之差引起的菲涅爾(Fresnel)反射和全反射最小化的微納米組合結(jié)構(gòu)物、微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法及由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法。解決問題的手段為了達(dá)成上述的目的，本發(fā)明的第一方案提供一種微納米組合結(jié)構(gòu)物，其特征在于，在基板上形成微結(jié)構(gòu)，具體而言，在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)。在這里優(yōu)選地，對(duì)在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板上蒸鍍的金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子，并將上述金屬粒子作為掩模(mask)對(duì)形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的整面進(jìn)行刻蝕，以此形成上述無反射納米結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，對(duì)在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板上依次蒸鍍的緩沖層及金屬薄膜進(jìn)行熱處理來變形為金屬粒子，將上述金屬粒子作為掩模進(jìn)行整面刻蝕以使上述緩沖層成為納米結(jié)構(gòu)緩沖層，并將上述納米結(jié)構(gòu)緩沖層作為掩模對(duì)形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的整面進(jìn)行刻蝕，能夠以此形成上述無反射納米結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的第二方案提供一種微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟在基板上形成微結(jié)構(gòu)的步驟；在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板上蒸鍍金屬薄膜的步驟；對(duì)上述金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子的步驟；以及將上述金屬粒子作為掩模對(duì)形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的整面進(jìn)行刻蝕，以便在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)的步驟。本發(fā)明的第三方案提供一種微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟在基板上形成微結(jié)構(gòu)的步驟；在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板上依次蒸鍍緩沖層及金屬薄膜的步驟；對(duì)上述金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子的步驟；將上述金屬粒子作為掩模進(jìn)行整面刻蝕以使上述緩沖層成為納米結(jié)構(gòu)緩沖層的步驟；以及將上述納米結(jié)構(gòu)緩沖層作為掩模對(duì)形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的整面進(jìn)行刻蝕，以便在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)的步驟。在這里，上述微結(jié)構(gòu)優(yōu)選為包括表面紋理(Texturing)、微透鏡、微格子圖案等，上述表面紋理是指使用濕式刻蝕方法或干式刻蝕方法在表面形成無規(guī)則(Random)的粗糙度。上述微透鏡是指形成幾微至幾十微大小的透鏡形狀，通常的制作方式是對(duì)圖案化的光刻膠進(jìn)行熱處理形成透鏡形狀之后對(duì)基板進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)印，除此之外還可包括鋁的選擇性氧化方式等各種方式。上述微格子圖案可通過將幾微至幾十微大小的光刻膠圖案作為掩模來刻蝕基板的方式形成。優(yōu)選地，上述緩沖層可由氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)形成。優(yōu)選地，可利用銀、金、鎳中的某一種金屬來蒸鍍上述金屬薄膜，或者考慮上述金屬薄膜與上述基板之間的表面張力而選擇經(jīng)過上述熱處理后能夠變形為具有光波長以下的周期的金屬粒子的金屬來蒸鍍上述金屬薄膜。優(yōu)選地,能夠以5nm IOOnm的厚度蒸鍍上述金屬薄膜,或者選擇使上述金屬薄膜在經(jīng)過上述熱處理后能夠變形為具有光波長以下的周期的金屬粒子的厚度蒸鍍上述金屬薄膜。優(yōu)選地，可在200°C 900°C的范圍進(jìn)行上述熱處理，或者選擇使上述金屬薄經(jīng)過上述熱處理后能夠變形為具有光波長以下的周期的金屬粒子的溫度進(jìn)行熱處理。優(yōu)選地，可利用等離子體干式刻蝕法來形成上述無反射納米結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，進(jìn)行上述等離子體干式刻蝕法時(shí)，可調(diào)節(jié)氣體量、壓力、驅(qū)動(dòng)電壓中的至少一種條件來調(diào)節(jié)無反射納米結(jié)構(gòu)的高度及梯度，從而獲得所需的縱橫比(aspectratio)。本發(fā)明的第四方案提供一種由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，包括以下步驟依次層壓η型摻雜層、活性層以及P型摻雜層之后，在上述P型摻雜層的除P型上部電極位置之外的發(fā)光部的上表面形成微結(jié)構(gòu)的步驟；在上述P型摻雜層的上表面層壓P型上部電極，并在上述η型摻雜層的下表面層壓η型下部電極的步驟；在上述P型摻雜層的形成有微結(jié)構(gòu)的發(fā)光部的上表面蒸鍍金屬薄膜的步驟；對(duì)上述金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子的步驟；以及將上述金屬粒子作為掩模對(duì)上述P型摻雜層的形成有微結(jié)構(gòu)的發(fā)光部的整面進(jìn)行刻蝕，以便在上述P型摻雜層的形成有微結(jié)構(gòu)的發(fā)光部的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)的步驟。本發(fā)明的第五方案提供一種由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，包括以下步驟依次層壓η型摻雜層、活性層以及P型摻雜層之后，在上述P型摻雜層的發(fā)光部的上表面形成微結(jié)構(gòu)的步驟；在上述P型摻雜層的形成有微結(jié)構(gòu)的發(fā)光部的上表面蒸鍍金屬薄膜的步驟；對(duì)上述金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子的步驟；將上述金屬粒子作為掩模對(duì)上述P型摻雜層的形成有微結(jié)構(gòu)的發(fā)光部的整面進(jìn)行刻蝕，以便在上述P型摻雜層的形成有微結(jié)構(gòu)的發(fā)光部的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)的步驟；以及在包括上述無反射納米結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的整面層壓透明電極之后，在上述透明電極的除發(fā)光部之外的上表面層壓接觸墊，并在上述η型摻雜層的下表面層壓η型下部電極的步驟。本發(fā)明的第六方案 提供一種由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，包括以下步驟依次層壓下部電池層、中間電池層以及上部電池層之后，在上述上部電池層的一側(cè)上表面層壓P型上部電極，并在上述下部電池層的下表面層壓η型下部電極的步驟；在除上述P型上部電極區(qū)域之外的上部電池層的上表面形成微結(jié)構(gòu)的步驟；在形成有上述微結(jié)構(gòu)的上部電池層的上表面蒸鍍金屬薄膜的步驟；對(duì)上述金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子的步驟；以及將上述金屬粒子作為掩模對(duì)除上述P型上部電極所處區(qū)域之外的上部電池層的整面進(jìn)行刻蝕，以便在除上述P型上部電極區(qū)域之外的形成有微結(jié)構(gòu)的上部電池層的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)的步驟。在這里優(yōu)選地，上述下部電池層與中間電池層之間、上述中間電池層與上部電池層之間分別通過第一隧道結(jié)層、第二隧道結(jié)層相連接。優(yōu)選地，上述第一隧道結(jié)層與中間電池層之間還可具有緩沖層。本發(fā)明的第七方案提供一種由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，包括以下步驟在依次層壓η型摻雜層、吸光層以及P型摻雜層之后，在上述P型摻雜層的除吸光部之外的上表面層壓P型上部電極，并在上述η型摻雜層的下表面層壓η型下部電極的步驟；在上述P型摻雜層的吸光部的上表面形成微結(jié)構(gòu)的步驟；在形成有上述微結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的吸光部的上表面蒸鍍金屬薄膜的步驟；對(duì)上述金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子的步驟；以及將上述金屬粒子作為掩模對(duì)形成有上述微結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的吸光部的整面進(jìn)行刻蝕，以便在形成有上述微結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的吸光部的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)的步驟。本發(fā)明的第八方案提供一種由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，包括以下步驟依次層壓η型摻雜層、分布反饋反射層、活性層以及P型摻雜層之后，在上述P型摻雜層的除P型上部電極位置之外的發(fā)光部的上表面形成微結(jié)構(gòu)的步驟；在形成有上述微結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的發(fā)光部的上表面蒸鍍金屬薄膜的步驟；對(duì)上述金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子的步驟；以及將上述金屬粒子作為掩模對(duì)形成有上述微結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的發(fā)光部的整面進(jìn)行刻蝕，以便在形成有上述微結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的發(fā)光部的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)。在這里優(yōu)選地，還包括在上述P型摻雜層的一側(cè)上部形成P型上部電極之后在上述η型摻雜層的下表面形成η型下部電極的步驟。
發(fā)明的效果根據(jù)如上所述的本發(fā)明的微納米組合結(jié)構(gòu)物、微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法及由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，在基板上形成微結(jié)構(gòu)之后，利用金屬薄膜蒸鍍、熱處理、整面刻蝕在微結(jié)構(gòu)上形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形或拋物線形的無反射納米結(jié)構(gòu)，從而具有不僅制備工序簡單、能夠?qū)⒂煽諝馀c半導(dǎo)體物質(zhì)之間的折射率之差引起的光的反射量最小化，還能夠用低費(fèi)用制作出具有光波長以下的周期的無反射格子結(jié)構(gòu)且在集成于太陽能電池、光檢測(cè)器、發(fā)光器件、透明玻璃等光學(xué)器件時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)效率最大化的優(yōu)點(diǎn)。并且，根據(jù)本發(fā)明，即使基板具有高度差，也能夠進(jìn)行工序，且能夠進(jìn)行晶片規(guī)模(wafer scale)工序,利用金屬掩模,從而具有無論何種基板物質(zhì)都能夠充分發(fā)揮掩蔽(masking)作用的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是用于說明現(xiàn)有技術(shù)的一實(shí)施例的向形成有微圖案的結(jié)構(gòu)物入射的光的反射和透射的示意圖。圖2是用于說明現(xiàn)有技術(shù)的再一實(shí)施例的向形成有納米圖案的結(jié)構(gòu)物入射的光的反射和透射的示意圖。圖3是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法的剖視圖。圖4是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的向微納米組合結(jié)構(gòu)入射的光的反射和透射的示意圖。圖5是表示現(xiàn)有的微圖案結(jié)構(gòu)、納米圖案結(jié)構(gòu)和通過本發(fā)明的第一實(shí)施例制作的微納米組合結(jié)構(gòu)的SEM(掃描電子顯微鏡)圖像的圖。圖6是用于說明本發(fā)明的第二實(shí)施例的微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法的剖視圖。圖7是是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法的剖視圖。圖8是用于說明本發(fā)明的第四實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法的剖視圖。圖9是用于說明本發(fā)明的第五實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的剖視圖。圖10是用于說明本發(fā)明的第六實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的剖視圖。圖11是用于說明本發(fā)明的第七實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的剖視圖。圖12是用于說明本發(fā)明的第八實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法的剖視圖。圖13是表示本發(fā)明的第八實(shí)施例的隨著由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的電流變化而變化的光功率的曲線圖。圖14是用于說明本發(fā)明的第九實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法的剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，以下例示出的本發(fā)明的實(shí)施例可變形為其它各種方式，本發(fā)明的范圍并不限定于以下說明的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例是為了向本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更完整地說明本發(fā)明而提供的。第一實(shí)施例圖3是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法的剖視圖。參照?qǐng)D3的(a)部分，在預(yù)先準(zhǔn)備的基板100上形成微結(jié)構(gòu)105。在這里優(yōu)選為，基板100例如由半導(dǎo)體基板(例如GaAs基板或InP基板等)形成，但不局限于此，就算不是半導(dǎo)體基板，只要能夠在包括微結(jié)構(gòu)105的基板100上蒸鍍將要后述的金屬薄膜110，就能夠任意利用。并且,微結(jié)構(gòu)105例如可包括表面紋理(Texturing)、微透鏡及微格子圖案等。上述表面紋理是指使用濕式刻蝕方法或干式刻蝕方法在表面形成無規(guī)則(Random)的粗糙度。上述微透鏡是指形成幾微至幾十微大小的透鏡形狀，通常的制作方式是對(duì)圖案化的光刻膠進(jìn)行熱處理形成透鏡形狀之后對(duì)基板進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)印，除此之外還可包括鋁的選擇性氧化方式等各種方式。上述微格子圖案可通過將幾微至幾十微大小的光刻膠圖案作為掩模來刻蝕基板的方式形成。參照?qǐng)D3的(b)部分,利用如電子束蒸鍍(E-beam evaporator)或熱蒸鍍(thermalevaporator)等在形成有微結(jié)構(gòu)105的基板100的上表面蒸鍍金屬薄膜110。在這里，可利用如銀(Ag)、金(Au)、鎳(Ni)等各種金屬來蒸鍍金屬薄膜110，也可考慮金屬薄膜110與基板100之間的表面張力而選擇隨后經(jīng)過熱處理過程后能夠變形為具有光波長以下(Subwavelength)的周期的金屬粒子(Metal Particle) 120 (或金屬顆粒)(參照?qǐng)D3的(c)部分)的金屬來蒸鍍金屬薄膜110。并且,能夠以約5nm IOOnm的厚度蒸鍍金屬薄膜110,或者選擇使金屬薄膜110在經(jīng)過上述熱處理后能夠變形為具有光波長以下的周期的金屬粒子120的厚度蒸鍍金屬薄膜110。
另一方面，金屬薄膜110的蒸鍍不局限于如電子束蒸鍍(E-beam evaporator)或熱蒸鍍(Thermal evaporator),例如可利用通過派射機(jī)(Sputtering Machine)等能夠以約5nm IOOnm的厚度蒸鍍金屬的任意方法。參照?qǐng)D3的(C)部分,例如利用快速熱處理(Rapid Thermal Annealing, RTA)方法等對(duì)金屬薄膜110進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子120。此時(shí)，可以在約200°C 900°C范圍進(jìn)行上述熱處理，或者也可以選擇使金屬薄膜110在經(jīng)過上述熱處理后能夠變形為光波長以下的周期的金屬粒子120的溫度進(jìn)行熱處理。參照?qǐng)D3的(d)部分，可通過在包括金屬粒子120的基板100的整面例如執(zhí)行干式刻蝕(Dry Etching)工序,而在包括微結(jié)構(gòu)105的基板100自身的上表面形成具有規(guī)定的周期(Period)(優(yōu)選為約IOOnm至IOOOnm)和深度(Depth)(優(yōu)選為約50nm至600nm)即光波長以下(Subwavelength)的周期的無反射納米結(jié)構(gòu)130。這種無反射納米結(jié)構(gòu)130周期性地規(guī)定地排列在包括微結(jié)構(gòu)105的基板100的表面，優(yōu)選地，無反射納米結(jié)構(gòu)130呈以隨著從基板100的表面趨向上側(cè)的空氣層而橫截面積越窄的方式末端尖銳的楔形例如圓錐(Cone)形態(tài)，但不局限于此，例如，也可呈拋物線(Parabola)、三角錐、四角錐及多角錐等形態(tài)。另一方面，上述干式刻蝕法優(yōu)選為利用例如等離子體干式刻蝕法(Plasma DryEtching)，但不局限于此，還可采用同時(shí)利用反應(yīng)性氣體和等離子體來提高異方性刻蝕特性及刻蝕速度的干式刻蝕方法例如由射頻功率(RF Power)生成等離子體的反應(yīng)離子刻蝕(Reactive Ion Etching, RIE)法或電感稱合等離子體(Inductively Coupled Plasma,ICP)刻蝕法等。另一方面，進(jìn)行上述干式刻蝕時(shí)，例如調(diào)節(jié)氣體量、壓力、驅(qū)動(dòng)電壓中的某一種條件來調(diào)節(jié)無反射納米結(jié)構(gòu)130的高度及梯度，從而容易地獲得所需的縱橫比。圖4是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的向微納米組合結(jié)構(gòu)入射的光的反射和透射的示意圖，通過本發(fā)明的微納米組合結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒂煽諝夂桶雽?dǎo)體物質(zhì)之間的折射率之差引起的菲涅爾反射及全反射最小化。圖5是表示現(xiàn)有的微圖案(圖5的(a)部分)結(jié)構(gòu)、納米圖案(圖5的(b)部分)結(jié)構(gòu)和通過本發(fā)明的第一實(shí)施例制成的微納米組合結(jié)構(gòu)(圖5的(c)部分)的SEM圖像的圖，基板100(參照?qǐng)D3的(a)部分)利用的是砷化鎵(GaAs)，可確認(rèn)出，在形成有微結(jié)構(gòu)105 (參照?qǐng)D3的(a)部分)的基板100上具有末端尖銳的形態(tài)的圓錐型無反射納米結(jié)構(gòu)。第二實(shí)施例圖6是用于說明本發(fā)明的第二實(shí)施例的微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法的剖視圖。參照?qǐng)D6的(a)部分，在預(yù)先準(zhǔn)備的基板100上形成微結(jié)構(gòu)105。在這里優(yōu)選為，基板100例如由半導(dǎo)體基板(例如GaAs基板或InP基板等)形成，但不局限于此，就算不是半導(dǎo)體基板，只要能夠在包括微結(jié)構(gòu)105的基板100的上表面蒸鍍將要后述的緩沖層107，就能夠任意利用。參照?qǐng)D6的(b)部分，利用例如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、熱化學(xué)氣相沉積(Thermal-CVD)及派射(sputter)等在形成有微結(jié)構(gòu)105的基板100的上表面蒸鍍例如由如氧化硅(Si02)或氮化硅(SiNx)等形成的緩沖層107，依次地，利用如電子束蒸鍍(E-beam evaporator)或熱蒸鍍(thermal evaporator)等蒸鍍金屬薄膜 110。在這里，緩沖層107不局限于例如氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)，只要能夠通過緩沖層107與金屬薄膜110之間的表面張力使金屬薄膜110在經(jīng)過熱處理之后能夠變形為具有光波長以下的周期的金屬粒子120 (或金屬顆粒)(參照?qǐng)D6的(c)部分)，就能夠任意利用。并且，能夠以約5nm 500nm的厚度蒸鍍緩沖層107，并且使厚度滿足如下條件第一、使金屬薄膜110在經(jīng)過熱處理之后變形為具有光波長以下的周期的金屬粒子120 ;第二、利用金屬粒子120通過整面刻蝕使緩沖層107成為使得包括微結(jié)構(gòu)105的基板100的上表面的規(guī)定部分露出的納米結(jié)構(gòu)緩沖層107'(參照?qǐng)D6的(d)部分)。一般，對(duì)金屬薄膜110進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子120的情況下，基板100與金屬薄膜110之間的表面張力引起金屬粒子120的周期及大小發(fā)生變化。因此，在根據(jù)目的而變更基板100的物質(zhì)的情況下，需要相應(yīng)地變更金屬的厚度及熱處理溫度，而這伴隨難以實(shí)際應(yīng)用的問題。另一方面，利用由氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)形成的緩沖層107的情況下，就算基板100的物質(zhì)變更，也由于緩沖層107與金屬薄膜110之間的表面張力不會(huì)發(fā)生變化，因而可以在不變更金屬的厚度及熱處理溫度的情況下可再現(xiàn)地形成金屬粒子120。并且，就金屬薄膜110，可利用如銀(Ag)、金(Au)、鎳(Ni)等各種金屬來蒸鍍金屬薄膜110，考慮到金屬薄膜110與基板100之間的表面張力，也可選擇隨后經(jīng)過熱處理過程后能夠變形為具有光波長以下(Subwavelength)的周期的金屬粒子120的金屬來蒸鍍金屬薄膜110。并且,能夠以約5nm IOOnm的厚度蒸鍍金屬薄膜110,或者選擇使金屬薄膜110在經(jīng)過上述熱處理后能夠變形為具有光波長以下的周期的金屬粒子120的厚度蒸鍍金屬薄膜110。另一方面，金屬薄膜110的蒸鍍不局限于如電子束蒸鍍(E-beam evaporator)或熱蒸鍍(Thermal evaporator),例如可利用通過派射機(jī)(Sputtering Machine)等能夠以約5nm IOOnm的厚度蒸鍍金屬的任意方法。參照?qǐng)D6的(C)部分,例如利用快速熱處理(Rapid Thermal Annealing, RTA)方法等對(duì)金屬薄膜Iio進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子120。此時(shí)，可以在約200°C 900°C范圍進(jìn)行上述熱處理，或者也可以選擇使金屬薄膜110在經(jīng)過上述熱處理后能夠變形為光波長以下的周期的金屬粒子120的溫度進(jìn)行熱處理。參照?qǐng)D6的(d)部分，可通過在包括緩沖層107及金屬粒子120的基板100的整面例如執(zhí)行干式刻蝕(Dry Etching)工序,而在包括微結(jié)構(gòu)105的基板100的上表面形成具有規(guī)定的周期(Period)(優(yōu)選為約IOOnm至IOOOnm)和深度(Depth)(優(yōu)選為約50nm至600nm)即光波長以下(Subwavelength)的周期的納米結(jié)構(gòu)緩沖層107'。這種納米結(jié)構(gòu)緩沖層107'的特征在于，雖未排列形成，但隔著規(guī)定間隔形成。參照?qǐng)D6的(e)部分，將納米結(jié)構(gòu)緩沖層107'用作掩模，通過整面刻蝕在包括微結(jié)構(gòu)105的基板100的上表面形成具有光波長以下的周期的無反射納米結(jié)構(gòu)130。隨后通過濕式刻蝕去除殘余緩沖層及金屬粒子120。優(yōu)選地，這種無反射納米結(jié)構(gòu)130呈以隨著從基板100的表面趨向上側(cè)的空氣層而橫截面積越窄的方式末端尖銳的楔形例如圓錐(Cone)形態(tài)，但不局限于此，例如，也可呈拋物線(Parabola)、三角錐、四角錐及多角錐等形態(tài)。根據(jù)情況，也可呈截去末端而成的截維體(truncated cone)形態(tài)。另一方面，上述干式刻蝕法優(yōu)選為利用例如等離子體干式刻蝕法(Plasma DryEtching)，但不局限于此，還可采用同時(shí)利用反應(yīng)性氣體和等離子體來提高異方性刻蝕特性及刻蝕速度的干式刻蝕方法例如由射頻功率(RF Power)生成等離子體的反應(yīng)離子刻蝕(Reactive Ion Etching, RIE)法或電感稱合等離子體(Inductively Coupled Plasma,ICP)刻蝕法等。另一方面，進(jìn)行上述干式刻蝕時(shí)，例如調(diào)節(jié)氣體量、壓力及驅(qū)動(dòng)電壓中的某一種條件來調(diào)節(jié)無反射納米結(jié)構(gòu)的高度及梯度，尤其調(diào)節(jié)射頻功率(RF Power),從而容易地獲得所需的縱橫比。追加性地，透明電極(未圖示)可追加介于基板100與緩沖層107之間，優(yōu)選地，利用電子束蒸鍍(E-beam evaporator)或熱蒸鍍(thermal evaporator)及派射蒸鍍(Sputtering evaporator)等來蒸鍍上述透明電極。這種透明電極的材料例如可選擇氧化銦錫(Indium Tin Oxide, ITO)、氧化錫(TinOxide, TO)、銦錫氧化鋒(Indium Tin Zinc Oxide, ΙΤΖ0)以及氧化銦鋒(Indium ZincOxide, IZ0)中的某一種。另一方面，除了介入上述透明電極的工序之外，所有制備工序與上述的第二實(shí)施例相同，對(duì)此的詳細(xì)說明將參照上述的第二實(shí)施例。只是，將上述透明電極介于基板100與緩沖層107之間的情況下，在上述的圖6的(d)部分，在上述透明電極的上表面形成納米結(jié)構(gòu)緩沖層107’，在圖6的(e)部分，將納米結(jié)構(gòu)緩沖層107’作為掩模通過整面刻蝕形成納米結(jié)構(gòu)透明電極，在基板100的規(guī)定部分也形成具有光波長以下的周期的無反射納米結(jié)構(gòu)。之后，在基板100的整面重新蒸鍍透明電極，使得上述納米結(jié)構(gòu)透明電極之間相連接，從而還可供電流流動(dòng)。第三實(shí)施例圖7是是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法的剖視圖。參照?qǐng)D7的(a)部分，光學(xué)器件為一般的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)，例如可通過如下方法形成依次層壓η型摻雜層200、活性層210以及P型摻雜層220之后，在ρ型摻雜層220的除發(fā)光部之外的上表面層壓P型上部電極230，并在η型摻雜層200的下表面層壓η型下部電極240，從而形成上述光學(xué)器件，但不局限于此。參照?qǐng)D7的(b)部分，在ρ型摻雜層220的發(fā)光部的上表面集成按照本發(fā)明的第一實(shí)施例或第二實(shí)施例形成的無反射納米結(jié)構(gòu)130，從而完成本發(fā)明的第三實(shí)施例的由無反射微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法。此時(shí)，形成無反射納米結(jié)構(gòu)130的方法與上述的本發(fā)明的第一實(shí)施例或第二實(shí)施例相同，因此省略對(duì)此的詳細(xì)說明。第四實(shí)施例圖8是用于說明本發(fā)明的第四實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法的剖視圖。
參照?qǐng)D8的(a)部分，光學(xué)器件為一般的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)，例如可通過如下方法形成依次層壓η型摻雜層300、活性層310以及ρ型摻雜層320之后，在ρ型摻雜層320的上部依次層壓透明電極330及接觸墊340，并在η型摻雜層300的下表面層壓η型下部電極350，從而形成上述光學(xué)器件，但不局限于此。參照?qǐng)D8的(b)部分，在層壓透明電極330之前，在P型摻雜層320的發(fā)光部的上表面集成按照上述的本發(fā)明的第一實(shí)施例或第二實(shí)施例形成的無反射納米結(jié)構(gòu)130，從而完成本發(fā)明的第四實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法。此時(shí)，形成無反射納米結(jié)構(gòu)130的方法與上述的本發(fā)明的第一實(shí)施例或第二實(shí)施例相同，因此省略對(duì)此的詳細(xì)說明。另一方面，在包括無反射納米結(jié)構(gòu)130的P型摻雜層320的整面層壓透明電極330之后，在透明電極330的除發(fā)光部之外的上表面層壓接觸墊340。此時(shí)，由于透明電極330蒸鍍于無反射納米結(jié)構(gòu)130的上部，因而其形態(tài)與無反射納米結(jié)構(gòu)130的形態(tài)相同。第五實(shí)施例 圖9是用于說明本發(fā)明的第五實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的剖視圖。參照?qǐng)D9,光學(xué)器件為一般的三重接合(triple junction)太陽能電池,具有如下結(jié)構(gòu)用帶隙約為O. 65eV的鍺(Ge)形成下部電池層(Bottom Cell) 400 ;在下部電池層400的上部用帶隙約為1. 4eV的InO. 08Ga0. 92As形成中間電池層(Middle Cell)430 ;在中間電池層430的上部用帶隙約為1. 9eV的InO. 56GaO. 44P形成上部電池層(Top Cell)450。并且，各個(gè)電池層410、430、450的電連接通過第一隧道結(jié)層410及第二隧道結(jié)層(Tunnel Junction Layer) 440實(shí)現(xiàn),在上部電池層450的一側(cè)上表面形成ρ型上部電極460，并在下部電池層400的下表面形成η型下部電極470。尤其，在除ρ型上部電極460區(qū)域之外的上部電池層450的上表面集成按照上述的本發(fā)明的第一實(shí)施例或第二實(shí)施例形成的無反射納米結(jié)構(gòu)130，從而完成作為本發(fā)明的第五實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的三重接合太陽能電池的制備方法。此時(shí)，形成無反射納米結(jié)構(gòu)130的方法與上述的本發(fā)明的第一實(shí)施例或第二實(shí)施例相同，因此省略對(duì)此的詳細(xì)說明。優(yōu)選地，在第一隧道結(jié)層410與中間電池層430之間還可具有由InGaAs形成的緩沖層420。即，從吸收太陽光光譜的層面，上部電池層450的吸收波段達(dá)到約650nm，中間電池層430的吸收波段達(dá)到約900nm，下部電池層400吸收波段達(dá)到約1900nm，具有可吸收廣范圍波段的光的結(jié)構(gòu)。在這里，通過對(duì)上部電池層450的表面適用無反射納米結(jié)構(gòu)130的制備方法，能夠?qū)⑷肷涔獾姆瓷渥钚』?，由此能夠提高太陽能電池的效率。第六?shí)施例圖10是用于說明本發(fā)明的第六實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的剖視圖。參照?qǐng)D10，光學(xué)器件為一般的光檢測(cè)器(photodetector)的結(jié)構(gòu)，例如可通過如下方法形成依次層壓η型摻雜層500、吸光層510以及ρ型摻雜層520之后，在ρ型摻雜層520的除吸光部之外的上表面層壓ρ型上部電極530，并在η型摻雜層500的下表面層壓η型下部電極540，從而形成上述光學(xué)器件，但不局限于此。尤其是，在ρ型摻雜層520的吸光部的上表面集成按照上述的本發(fā)明的第一實(shí)施例或第二實(shí)施例形成的無反射納米結(jié)構(gòu)130，從而完成本發(fā)明的第六實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法。此時(shí)，形成無反射納米結(jié)構(gòu)130的方法與上述的本發(fā)明的第一實(shí)施例或第二實(shí)施例相同，因此省略對(duì)此的詳細(xì)說明。在這里，通過對(duì)ρ型摻雜層520的表面適用無反射納米結(jié)構(gòu)130的制備方法，能夠?qū)⑷肷涔獾姆瓷渥钚』?，由此能夠提高光檢測(cè)器的效率。第七實(shí)施例圖11是用于說明本發(fā)明的第七實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的剖視圖。參照?qǐng)D11,光學(xué)器件為一般的透明玻璃(Transparent Glass) 600,具有約1. 5的折射率，并在特定波段表現(xiàn)出約95%以上的透射率。但是，太陽能電池等幾種應(yīng)用領(lǐng)域在廣范圍波段要求約99%以上的透射率，為此，可利用根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例或第二實(shí)施例形成的無反射納米結(jié)構(gòu)130的制備方法。即，在透明玻璃600的上部集成按照上述的本發(fā)明的第一實(shí)施例或第二實(shí)施例形成的無反射納米結(jié)構(gòu)130，從而能夠在更廣范圍的波段得到高的透射率。并且，不僅在透明玻璃600的上部，在下部也集成無反射納米結(jié)構(gòu)130，從而能夠在更廣范圍的波段得到高的
透射率。第八實(shí)施例圖12是用于說明本發(fā)明的第八實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法的剖視圖。參照?qǐng)D12，光學(xué)器件為一般的發(fā)光器件即發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED)的結(jié)構(gòu)，例如可通過如下方法形成在依次層壓n型摻雜層(n-GaAs)700、分布反饋反射層(AlAs/AlGaAs) (Distributed Bragg Reflector, DBR) 710、活性層 720 以及 p 型慘雜層730之后，在ρ型摻雜層730的除發(fā)光部之外的上表面層壓ρ型上部電極740，并在η型摻雜層700的下表面層壓η型下部電極750，從而形成上述光學(xué)器件，但不局限于此。尤其是，在ρ型摻雜層730的發(fā)光部的上表面集成按照上述的本發(fā)明的第一實(shí)施例或第二實(shí)施例形成的無反射納米結(jié)構(gòu)130，從而完成本發(fā)明的第八實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法。此時(shí)，形成無反射納米結(jié)構(gòu)130的方法與上述的本發(fā)明的第一實(shí)施例或第二實(shí)施例相同，因此省略對(duì)此的詳細(xì)說明。圖13是表示本發(fā)明的第八實(shí)施例的隨著由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的電流變化而變化的光功率的曲線圖，圖13的(a)部分表示沒有無反射納米結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有的光學(xué)器件，圖13的(b)部分表示只有無反射納米圖案的現(xiàn)有的光學(xué)器件，圖13的(c)部分表示只有無反射微圖案的現(xiàn)有的光學(xué)器件，圖13的(d)部分表示本發(fā)明的第八實(shí)施例的具有微納米組合結(jié)構(gòu)的光學(xué)器件，可確認(rèn)出，相比現(xiàn)有的光學(xué)器件，光功率(Power)提高了約35%至72. 4%，且功率波長幾乎未發(fā)生變化。
第九實(shí)施例圖14是用于說明本發(fā)明的第九實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法的剖視圖。參照?qǐng)D14,光學(xué)器件為倒裝焊接(flip chip bonding)型GaN類發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)的結(jié)構(gòu),在由A1203系列的成分形成的藍(lán)寶石(Sapphire)基板800上形成由氮化鎵(GaN)形成的緩沖層(buffer layer)、N型氮化鎵層(n_GaN)810。如上所述，為了在藍(lán)寶石基板800上使第三族系列的元素薄膜生長，一般使用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)法，生長壓力維持約200托(torr) 650托(torr)的同時(shí)形成層(layer)。之后，如果N型氮化鎵層810生長，就在N型氮化鎵層810上使活性層820生長?；钚詫?20作為發(fā)光區(qū)域，是一種具有由氮化銦鎵(InGaN)形成的量子阱的半導(dǎo)體層，例如多重量子阱層(MQW)。如果活性層820生長，就繼續(xù)形成P型氮化鎵層(p-GaN) 830。P型氮化鎵層830例如由AlGaN或InGaN成分形成。P型氮化鎵層830作為與N型氮化鎵層810相對(duì)的層，N型氮化鎵層810借助從外部施加的電壓向活性層820供應(yīng)一些電子。并且，相對(duì)地，P型氮化鎵層830借助從外部施加的電壓向活性層820供應(yīng)一些空穴(hole)，從而在活性層820使一些空穴(hole)和電子相結(jié)合來產(chǎn)生光。并且，在P型氮化鎵層830上形成反射率高的金屬，來形成包括反射板作用的P型電極840。在這里,在P型電極840上還可形成電極墊(pad)。之后，刻蝕至N型氮化鎵層810予以開放(open)后，在N型氮化鎵層810上形成N型電極850。如上所述地構(gòu)成的發(fā)光二極管(LED)以倒裝形態(tài)安裝于硅(Si)基臺(tái)(submount) 900上，在基臺(tái)900上，在與P型電極840、N型電極850相對(duì)應(yīng)的位置形成的反射層910之間，使用金屬凸塊(Bump) 920 (例如金凸塊)電焊接發(fā)光二極管(LED)。以如上所述的結(jié)構(gòu)倒裝焊接的發(fā)光二極管(LED)中，通過基臺(tái)900向發(fā)光二極管(LED)施加電源時(shí)，在活性層820中，電子和空穴相結(jié)合來產(chǎn)生光。像這樣在活性層820產(chǎn)生的光的一部分通過藍(lán)寶石基板800向外部放出，一部分光在P型氮化鎵層830、p型電極840以及形成于基臺(tái)900上的反射層910反射后向外部放出。尤其是，發(fā)光二極管(LED)被倒裝焊接的情況下，在活性層820產(chǎn)生的光直接向外部放出或反射后通過藍(lán)寶石基板800向外部放出，因此與利用半導(dǎo)體的頂面產(chǎn)生光的發(fā)光二極管相比具有增加光效率的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)而，在藍(lán)寶石基板800的向外部漏出的一面集成按照本發(fā)明的第一實(shí)施例或第二實(shí)施例形成的無反射納米結(jié)構(gòu)130，以將當(dāng)光通過藍(lán)寶石基板800向外部放出時(shí)由空氣與半導(dǎo)體物質(zhì)之間的折射率之差引起的光的反射量最小化，從而完成本發(fā)明的第九實(shí)施例的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法。此時(shí)，形成無反射納米結(jié)構(gòu)130的方法與上述的本發(fā)明的第一實(shí)施例或第二實(shí)施例相同，因此省略對(duì)此的詳細(xì)說明。對(duì)上述的本發(fā)明的微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法及由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不局限于此，在不超出權(quán)利要求書、發(fā)明內(nèi)容以及附圖的范圍內(nèi)可變形實(shí)施，這也屬于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種微納米組合結(jié)構(gòu)物，其特征在于， 在基板上形成微結(jié)構(gòu)； 在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米組合結(jié)構(gòu)物，其特征在于，對(duì)在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板上蒸鍍的金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子，并將上述金屬粒子作為掩模對(duì)形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的整面進(jìn)行刻蝕，以此形成上述無反射納米結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米組合結(jié)構(gòu)物，其特征在于，對(duì)在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板上依次蒸鍍的緩沖層及金屬薄膜進(jìn)行熱處理來變形為金屬粒子，將上述金屬粒子作為掩模進(jìn)行整面刻蝕以使上述緩沖層成為納米結(jié)構(gòu)緩沖層，并將上述納米結(jié)構(gòu)緩沖層作為掩模對(duì)形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的整面進(jìn)行刻蝕，以此形成上述無反射納米結(jié)構(gòu)。
4.一種微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 在基板上形成微結(jié)構(gòu)的步驟； 在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板上蒸鍍金屬薄膜的步驟； 對(duì)上述金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子的步驟；以及 將上述金屬粒子作為掩模對(duì)形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的整面進(jìn)行刻蝕，以便在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)的步驟。
5.一種微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 在基板上形成微結(jié)構(gòu)的步驟； 在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板上依次蒸鍍緩沖層及金屬薄膜的步驟； 對(duì)上述金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子的步驟； 將上述金屬粒子作為掩模進(jìn)行整面刻蝕以使上述緩沖層成為納米結(jié)構(gòu)緩沖層的步驟；以及 將上述納米結(jié)構(gòu)緩沖層作為掩模對(duì)形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的整面進(jìn)行刻蝕，以便在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，上述緩沖層由氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，利用銀、金、鎳中的某一種金屬來蒸鍍上述金屬薄膜，或者考慮到上述金屬薄膜與上述基板之間的表面張力而選擇經(jīng)過上述熱處理后能夠變形為具有光波長以下的周期的金屬粒子的金屬來蒸鍍上述金屬薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，以5nm IOOnm的厚度蒸鍍上述金屬薄膜，或者選擇使上述金屬薄膜在經(jīng)過上述熱處理后能夠變形為具有光波長以下的周期的金屬粒子的厚度蒸鍍上述金屬薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，在200°C 9000C的范圍進(jìn)行上述熱處理,或者選擇使上述金屬薄經(jīng)過上述熱處理后能夠變形為具有光波長以下的周期的金屬粒子的溫度進(jìn)行熱處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，利用等離子體干式刻蝕法來形成上述無反射納米結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，進(jìn)行上述等離子體干式刻蝕法時(shí)，調(diào)節(jié)氣體量、壓力及驅(qū)動(dòng)電壓中的至少一種條件來調(diào)節(jié)無反射納米結(jié)構(gòu)的高度及梯度，從而獲得所需的縱橫比。
12.—種由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 依次層壓η型摻雜層、活性層以及P型摻雜層之后，在上述P型摻雜層的除P型上部電極位置之外的發(fā)光部的上表面形成微結(jié)構(gòu)的步驟； 在上述P型摻雜層的上表面層壓P型上部電極，并在上述η型摻雜層的下表面層壓η型下部電極的步驟； 在上述P型摻雜層的形成有微結(jié)構(gòu)的發(fā)光部的上表面蒸鍍金屬薄膜的步驟； 對(duì)上述金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子的步驟；以及將上述金屬粒子作為掩模對(duì)上述P型摻雜層的形成有微結(jié)構(gòu)的發(fā)光部的整面進(jìn)行刻蝕，以便在上述P型摻雜層的形成有微結(jié)構(gòu)的發(fā)光部的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)的步驟。
13.—種由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 依次層壓η型摻雜層、活性層以及P型摻雜層之后，在上述P型摻雜層的發(fā)光部的上表面形成微結(jié)構(gòu)的步驟； 在上述P型摻雜層的形成有微結(jié)構(gòu)的發(fā)光部的上表面蒸鍍金屬薄膜的步驟； 對(duì)上述金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子的步驟； 將上述金屬粒子作為掩模對(duì)上述P型摻雜層的形成有微結(jié)構(gòu)的發(fā)光部的整面進(jìn)行刻蝕，以便在上述P型摻雜層的形成有微結(jié)構(gòu)的發(fā)光部的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)的步驟；以及 在包括上述無反射納米結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的整面層壓透明電極之后，在上述透明電極的除發(fā)光部之外的上表面層壓接觸墊，并在上述η型摻雜層的下表面層壓η型下部電極的步驟。
14.一種由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 依次層壓下部電池層、中間電池層以及上部電池層之后，在上述上部電池層的一側(cè)上表面層壓P型上部電極，并在上述下部電池層的下表面層壓η型下部電極的步驟； 在除上述P型上部電極區(qū)域之外的上部電池層的上表面形成微結(jié)構(gòu)的步驟； 在形成有上述微結(jié)構(gòu)的上部電池層的上表面蒸鍍金屬薄膜的步驟； 對(duì)上述金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子的步驟；以及將上述金屬粒子作為掩模對(duì)除上述P型上部電極區(qū)域之外的上部電池層的整面進(jìn)行刻蝕，以便在除上述P型上部電極區(qū)域之外的形成有微結(jié)構(gòu)的上部電池層的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，其特征在于，上述下部電池層與中間電池層之間、上述中間電池層與上部電池層之間分別通過第一隧道結(jié)層、第二隧道結(jié)層相連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，其特征在于，上述第一隧道結(jié)層與中間電池層之間還具有緩沖層。
17.一種由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 在依次層壓η型摻雜層、吸光層以及P型摻雜層之后，在上述P型摻雜層的除吸光部之外的上表面層壓P型上部電極，并在上述η型摻雜層的下表面層壓η型下部電極的步驟； 在上述P型摻雜層的吸光部的上表面形成微結(jié)構(gòu)的步驟； 在形成有上述微結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的吸光部的上表面蒸鍍金屬薄膜的步驟； 對(duì)上述金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子的步驟；以及將上述金屬粒子作為掩模對(duì)形成有上述微結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的吸光部的整面進(jìn)行刻蝕，以便在形成有上述微結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的吸光部的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)的步驟。
18.一種由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 依次層壓η型摻雜層、分布反饋反射層、活性層以及P型摻雜層之后，在上述P型摻雜層的除P型上部電極位置之外的發(fā)光部的上表面形成微結(jié)構(gòu)的步驟； 在形成有上述微結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的發(fā)光部的上表面蒸鍍金屬薄膜的步驟； 對(duì)上述金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子的步驟；以及將上述金屬粒子作為掩模對(duì)形成有上述微結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的發(fā)光部的整面進(jìn)行刻蝕，以便在形成有上述微結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的發(fā)光部的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，其特征在于，還包括在上述P型摻雜層的一側(cè)上部形成P型上部電極之后在上述η型摻雜層的下表面形成η型下部電極的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及微納米組合結(jié)構(gòu)物、微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法及由微納米組合結(jié)構(gòu)集成的光學(xué)器件的制備方法，上述微納米組合結(jié)構(gòu)的制備方法包括以下步驟在基板上形成微結(jié)構(gòu)的步驟；在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板上蒸鍍金屬薄膜的步驟；對(duì)上述金屬薄膜進(jìn)行熱處理使其變形為金屬粒子的步驟；以及將上述金屬粒子作為掩模對(duì)形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的整面進(jìn)行刻蝕，以便在形成有上述微結(jié)構(gòu)的基板的上表面形成具有光波長以下的周期且末端尖銳的楔形的無反射納米結(jié)構(gòu)的步驟，從而具有不僅制備工序簡單、能夠?qū)⒂煽諝馀c半導(dǎo)體物質(zhì)之間的折射率之差引起的光的反射量最小化，還能夠容易適用于光學(xué)器件領(lǐng)域的效果。
文檔編號(hào)G02B1/12GK103038671SQ201180037591
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者宋泳旻, 李用卓 申請(qǐng)人:光州科學(xué)技術(shù)院