專(zhuān)利名稱：為能量轉(zhuǎn)移構(gòu)建間隔物的自組裝納米點(diǎn)(sand)和非自組裝納米點(diǎn)(nsand)器件結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從一個(gè)基板到另一個(gè)基板的電能轉(zhuǎn)移、光能轉(zhuǎn)移和熱能轉(zhuǎn)移的基板器件集成的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在過(guò)去的十年里，針對(duì)各種應(yīng)用，尤其是在量子電子學(xué)或光電子學(xué)中，對(duì)自組裝于 表面上的納米級(jí)微粒、納米點(diǎn)、或量子點(diǎn)進(jìn)行了研究。例如，已知，當(dāng)在Si (100)表面沉積Ge時(shí)，Ge納米點(diǎn)自然地形成在該表面上，從而減少?gòu)椥詰?yīng)變的積累并且使能量最小化。這種效果在本領(lǐng)域被稱為史傳斯基一克拉斯擔(dān)諾夫(SK)生長(zhǎng)模式。已經(jīng)生長(zhǎng)了高度為4nm至15nm并且寬度或直徑為20nm至30nm的Ge納米點(diǎn)。已經(jīng)在SixGeh氧化物膜上生長(zhǎng)了在4nm的尺寸范圍內(nèi)的Ge納米點(diǎn)。還使用陽(yáng)極氧化鋁薄膜掩膜并且通過(guò)利用膠乳納米球作為掩膜的Ge的沉積，展示了 Si上的Ge納米點(diǎn)。使用陽(yáng)極氧化鋁薄膜制備了在8nm的高度范圍內(nèi)的Ge納米點(diǎn)。納米球光刻法制備了在30nm的尺寸范圍內(nèi)的Ge點(diǎn)。雖然不如自組裝方法那樣具有吸引力，但是這些方法可以實(shí)現(xiàn)比自組裝方法更好的對(duì)納米點(diǎn)的空間和尺寸分布的控制。因此，最近出現(xiàn)了用于在Si上形成空間受限的小(高度大約為50nm或更小)的納米點(diǎn)的技術(shù)。也展示了其它材料系統(tǒng)中的納米點(diǎn)。例如，在SixGei_x或應(yīng)變Si上展示了自組織的鐵硅化物納米點(diǎn)。近來(lái)，在氧化的Si上生長(zhǎng)了高度或直徑為3nm那樣小的硅化物納米點(diǎn)。使用Si作為抗表面活性物質(zhì)在Ala 15Ga0.85N上將高帶隙材料GaN生長(zhǎng)為2nm至3nm的點(diǎn)。類(lèi)似地，在GaAs基板上生長(zhǎng)了 InAs納米點(diǎn)。盡管材料生長(zhǎng)得到了發(fā)展并且對(duì)納米點(diǎn)形成有所了解，但納米點(diǎn)的應(yīng)用主要是針對(duì)其中納米點(diǎn)是有源元件的電子和光電子器件。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于基板之間電子轉(zhuǎn)移的器件結(jié)構(gòu)。該器件結(jié)構(gòu)包括彼此分開(kāi)的第一基板和第二基板以及將第一基板和第二基板連接在一起的多個(gè)局部間隔物，并且該多個(gè)局部間隔物中的至少一個(gè)具有小于350nm的橫向尺寸。第一基板與第二基板之間的亞微米間距被配置為提供第一基板和第二基板之間的載流子的隧穿。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于基板之間光子轉(zhuǎn)移的器件結(jié)構(gòu)。該器件結(jié)構(gòu)包括彼此分開(kāi)的第一基板和第二基板以及將第一基板和第二基板連接在一起的多個(gè)局部間隔物，并且該多個(gè)局部間隔物中的至少一個(gè)具有小于350nm的橫向尺寸。第一基板與第二基板之間的亞微米間距被配置為提供第一基板和第二基板之間的光子的隧穿。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于基板之間熱轉(zhuǎn)移的器件結(jié)構(gòu)。該器件結(jié)構(gòu)包括彼此分開(kāi)的第一基板和第二基板以及將第一基板和第二基板連接在一起的多個(gè)局部間隔物，并且該多個(gè)局部間隔物中的至少一個(gè)具有小于350nm的橫向尺寸。第一基板與第二基板之間的亞微米間距被配置為提供第一基板和第二基板之間的熱轉(zhuǎn)移。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種基板至基板的耦合結(jié)構(gòu)。該耦合結(jié)構(gòu)包括第一基板和與第一基板分開(kāi)了亞微米距離的第二基板，該亞微米距離被配置為從第一基板和第二基板中的一個(gè)至另一個(gè)耦合電載流子或熱。該耦合結(jié)構(gòu)包括將第一基板和第二基板連接在一起的多個(gè)自組裝納米點(diǎn)。該自組裝納米點(diǎn)是通過(guò)在第一基板上生長(zhǎng)納米點(diǎn)的材料而形成的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于在基板之間轉(zhuǎn)移電子電荷的方法，包括(I)向第一基板提供電荷載流子，第一基板通過(guò)具有小于350nm的橫向尺寸的至少一個(gè) 局部間隔物與第二基板分開(kāi)；(2)跨過(guò)第一基板和第二基板之間的由至少一個(gè)局部間隔物形成的亞微米間隙，將電荷載流子從第一基板隧穿至第二基板。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于在基板之間轉(zhuǎn)移熱的方法，包括(I)向第一基板提供熱，第一基板通過(guò)具有小于350nm的橫向尺寸的至少一個(gè)局部間隔物與第二基板分開(kāi)；(2)跨過(guò)第一基板和第二基板之間的由至少一個(gè)局部間隔物形成的亞微米間隙，將熱從第一基板耦合至第二基板。應(yīng)該明白，以上對(duì)本發(fā)明的概述以及以下的詳細(xì)描述均是示例性的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。


結(jié)合附圖參考以下的詳細(xì)描述可以更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，并且由此可以更容易地獲得對(duì)本發(fā)明及其伴隨的很多優(yōu)點(diǎn)的更加全面的理解。在附圖中圖I是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)的示意圖，該器件結(jié)構(gòu)利用納米點(diǎn)形成將兩個(gè)基板彼此分開(kāi)的間隙并且適合于基板之間的電子隧穿；圖2是類(lèi)似于圖I的描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)的示意圖，該器件結(jié)構(gòu)利用Ge納米點(diǎn)形成將P型Si基板與η型Si基板分開(kāi)的間隙；圖3是示出具有SAND構(gòu)造的Si基板的俯視圖的SEM顯微圖；圖4是示出具有NSAND構(gòu)造的Si基板的俯視圖的SEM顯微圖；圖5是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)的示意圖解圖，該器件結(jié)構(gòu)利用納米點(diǎn)形成將兩個(gè)基板彼此分開(kāi)的間隙，其中，納米點(diǎn)在兩個(gè)基板中的一個(gè)基板的絕緣區(qū)域接合至該基板；圖6是描述用于制造本發(fā)明的某些SAND和NSAND構(gòu)造的方法的流程圖；圖7是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)的示意圖解圖，該器件結(jié)構(gòu)利用納米點(diǎn)將具有不同的熱膨脹性能的基板機(jī)械地附接；圖8是描述根據(jù)本發(fā)明的用于制冷和能量轉(zhuǎn)換的熱隧穿器件的示意圖解圖；圖9是描述根據(jù)本發(fā)明的熱光伏器件的示意圖解圖；圖10是描述根據(jù)本發(fā)明的真空熱電子發(fā)射器件的示意圖解圖IlA是描述根據(jù)本發(fā)明的光子耦合器器件的示意圖解圖；圖IlB是描述根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)光子耦合器器件的示意圖解圖。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供自組裝和/或非自組裝納米點(diǎn)作為“局部間隔物”，以實(shí)現(xiàn)針對(duì)各種電子和能量轉(zhuǎn)換應(yīng)用的納米間隙分離?，F(xiàn)在參考附圖，其中，貫穿多個(gè)附圖，相同的附圖標(biāo)記指示相同的或?qū)?yīng)的部分。在圖I中，圖I描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)2，該器件結(jié)構(gòu)2利用納米點(diǎn)4形成將基板8和10彼此分開(kāi)的間隙6。間隙6 (由納米點(diǎn)的高度來(lái)確定)在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中在2nm至IOOnm的范圍內(nèi)以提供基板之間的載流子隧穿(例如，具有用于負(fù)電荷載流子的電子或用于正電荷載流子的空穴)，并且在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中在2nm至IOOOnm的范圍內(nèi)以促進(jìn)基板之間的紅外耦合和/或熱轉(zhuǎn)移。在針對(duì)載流子隧穿的一個(gè)更加具體的實(shí)施例中，使用了在Inm至50nm的范圍內(nèi)的間隙分離。在針對(duì)IR光子隧穿的一個(gè)更加具體的實(shí)施例中，使用了在Inm至IOOOnm的范圍內(nèi)的間隙分離。因此，通常，間隙分離可以在以下范圍內(nèi)lnm至1000nm，lnm至500nm， Inm 至 300nm, Inm 至 200nm, Inm 至 IOOnm, Inm 至 50nm, Inm 至 20nm,或 Inm 至 IOnm0在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，納米點(diǎn)4具有小于IOOOnm的橫向尺寸。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，納米點(diǎn)4具有小于IOOnm的橫向尺寸。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，納米點(diǎn)4具有小于IOnm的橫向尺寸。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，納米點(diǎn)4具有小于5nm的橫向尺寸。因此，通常，橫向尺寸可以在以下范圍內(nèi)lnm至IOOOnm, Inm至500nm, Inm至300nm,Inm 至 200nm, Inm 至 IOOnm, Inm 至 50nm, Inm 至 20nm,或 Inm 至 IOnm0在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，納米點(diǎn)4可以是由本征高帶隙材料形成的(例如，作為GaN納米點(diǎn))，或者是通過(guò)來(lái)自量子限制的有效帶隙的增長(zhǎng)形成的(例如，如在Ge納米點(diǎn)中那樣)。相應(yīng)地，相比于宏觀的Ge，一個(gè)實(shí)施例中的納米點(diǎn)可以是相對(duì)不良電導(dǎo)體。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，納米點(diǎn)4可以是由形成在GaAs上的諸如InAs或InGasAs之類(lèi)的III-V材料形成的。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2007/0215857 (其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入在此)描述了用于形成InGaAs納米點(diǎn)的方法。另外，已知小尺寸的諸如Ge，Si,PbTe, Bi2Te3之類(lèi)的材料具有低的導(dǎo)熱性，尤其是在Inm至IOnm的長(zhǎng)度尺度內(nèi)。因此，在本發(fā)的一個(gè)實(shí)施例中，針對(duì)以下討論的各種器件應(yīng)用，多個(gè)自組裝和非自組裝納米點(diǎn)可以形成熱和電絕緣間隔物。這些自組裝和非自組裝納米點(diǎn)形成將兩個(gè)基板分開(kāi)的間隙，其中該間隙足夠小以促進(jìn)跨過(guò)該間隙的電子隧穿、空穴隧穿、紅外耦合、和/或?qū)α鳠徂D(zhuǎn)移，而不對(duì)各個(gè)基板施加與應(yīng)變相關(guān)的缺陷，其中，這些與應(yīng)變相關(guān)的缺陷通常與將兩個(gè)基板或基板材料結(jié)合在一起或整體接合相關(guān)聯(lián)。(在各種基板上通過(guò)自組裝或表面活性物質(zhì)輔助或通過(guò)掩膜形成的)納米點(diǎn)4可以作為Ge納米點(diǎn)被預(yù)形成在硅上，并且隨后通過(guò)選擇性反應(yīng)離子蝕刻被修剪，以減小Ge納米點(diǎn)的高度。在一個(gè)實(shí)施例中，使用光刻技術(shù)去除表面上的一定百分比的納米點(diǎn)，以構(gòu)建其中使用自組裝和圖案化來(lái)形成本發(fā)明的局部間隔物的混合結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，在蝕刻去除初始形成在基板上的納米點(diǎn)中的一些選擇的納米點(diǎn)之后，在基板上還剩余一組納米點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，納米點(diǎn)4可以具有例如從Inm至20nm的高度。在一個(gè)實(shí)施例中，納米點(diǎn)4可以具有范圍在20nm至30nm內(nèi)的寬度。這些尺寸認(rèn)為是說(shuō)明性的，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制的。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)外延過(guò)生長(zhǎng)(epitaxially overgrow)薄氧化物(例如，厚度為Inm至2nm)，然后使用光刻技術(shù)來(lái)去除Si上沒(méi)有過(guò)生長(zhǎng)的部分的區(qū)域，來(lái)形成Si (或Ge)的納米點(diǎn)。美國(guó)專(zhuān)利No. 6，730，531 (其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入在此)描述了這種用于在比上述更厚的氧化物上過(guò)生長(zhǎng)Si的方法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，圖I中的基板8和10分別是P型Si基板和η型Si基板。圖2描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)12，該器件結(jié)構(gòu)利用Ge納米點(diǎn)14形成將基板18和基板20彼此分開(kāi)的間隙16。在本實(shí)施例中，例如通過(guò)如下方式在基板18和20中形成PN結(jié)從P型Si襯底18至η型Si襯底20進(jìn)行電子隧穿，耗盡P型和η型基板18和20的某一區(qū)域，并且在p-i-n結(jié)構(gòu)中形成本征層21。類(lèi)似于傳統(tǒng)的PN結(jié)形成，從η型基板至P型基板的電子的隧穿持續(xù)，直到自偏壓阻止進(jìn)一步的電子隧穿。圖2所示出的結(jié)構(gòu)可以具有很多應(yīng)用，包括例如光電轉(zhuǎn)換。在傳統(tǒng)的單晶或多晶 光電轉(zhuǎn)換中，轉(zhuǎn)換效率受到流過(guò)PN結(jié)的暗電流的限制。在傳統(tǒng)的多晶Si太陽(yáng)能電池中，多晶晶界增大了暗電流并且降低了光電效率。典型地，暗電流流動(dòng)的勢(shì)壘限于I. 2eV的硅的電子帶隙。然而，在圖2所示出的構(gòu)造中，納米間隙對(duì)反向電流流動(dòng)提供了額外的勢(shì)壘，由此，預(yù)期該納米間隙將提高光電轉(zhuǎn)換效率。在本申請(qǐng)中，Ge納米點(diǎn)(如果具有肉眼可見(jiàn)的尺寸)將跨過(guò)間隙“短”充電(“short”charge)。然而,如上所示,量子限制效應(yīng)使Ge納米點(diǎn)比整體(bulk)宏觀的Ge更加電絕緣。此外，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以在某些溫度處使Ge納米點(diǎn)氧化，由此使得Ge納米點(diǎn)更加絕緣，其中在低于該某些溫度的溫度下，Si表面將發(fā)生氧化。在某些情況下，可以使用諸如GaAs、GaN或其它間隔物材料之類(lèi)的更高帶隙材料來(lái)替代Ge，從而進(jìn)一步地減小暗電流。對(duì)于其中大的泄漏電流是一個(gè)重要問(wèn)題的有機(jī)光電(photovoltaic)結(jié)，這樣的減小暗電流的方法更加有利。此外，可以通過(guò)減少納米點(diǎn)的密度和位置來(lái)控制“短路”效應(yīng)。減小的密度減少一個(gè)基板與另一個(gè)基板“短路”的位置的數(shù)量。例如，在自組裝納米點(diǎn)(SAND)構(gòu)造中，納米點(diǎn)4的密度為大約101(lCm_2。在其中納米點(diǎn)的密度已經(jīng)被減小的非自組裝納米點(diǎn)(NSAND)構(gòu)造中，納米點(diǎn)4的密度為大約108cnT2。因此，可以采用光刻圖案化和蝕刻技術(shù)來(lái)減小納米點(diǎn)4的密度，由此控制納米點(diǎn)的空間和/或尺寸分布。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以將納米點(diǎn)密度減小至IO4CnT2。圖3是示出Si基板的俯視圖的SEM顯微圖，Si基板上具有Ge納米點(diǎn)的SAND構(gòu)造。圖4是示出具有NSAND構(gòu)造的Si基板的俯視圖的SEM顯微圖。圖4的SEM顯微圖示出了在Si基板上的NSANDSi納米結(jié)構(gòu)，其中，這些納米結(jié)構(gòu)是通過(guò)電子束光刻圖案化和高度各向異性Si蝕刻構(gòu)建的。此處，各向異性蝕刻在不引起鉆蝕(undercutting)的情況下實(shí)現(xiàn)Si的垂直蝕刻。圖4的透視圖使納米點(diǎn)的外觀看上去幾乎與納米棒一樣。基本上，本發(fā)明包括可用作分隔相鄰基板的結(jié)構(gòu)的納米點(diǎn)或納米棒結(jié)構(gòu)。此處，在NSAND構(gòu)造中，分別通過(guò)電子束光刻技術(shù)或者諸如極端UV光刻技術(shù)的類(lèi)似方法以及蝕刻程度來(lái)設(shè)置兩個(gè)基板之間的間距以及局部間隔物的尺寸和密度。圖5是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)22的示意圖解圖，該器件結(jié)構(gòu)22利用納米點(diǎn)4形成將基板8和基板10彼此分開(kāi)的間隙，其中，納米點(diǎn)4在該兩個(gè)基板中的一個(gè)基板的絕緣區(qū)域14處接合至該基板。絕緣區(qū)域的使用取決于器件結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。在上述光電轉(zhuǎn)換應(yīng)用中，絕緣區(qū)域?qū)⑹怯欣?，但是，在某些光電?yīng)用中，形成于P型基板和η型基板中的耗盡區(qū)域自身就足以將暗電流限制至可接受的值，而無(wú)需使用絕緣區(qū)域14。進(jìn)一步地，在一個(gè)實(shí)施例中，去除一定百分比的納米點(diǎn)就足以將暗電流限制至可接受的值，而無(wú)需使用絕緣區(qū)域14。圖6是描述用于制造圖I和圖5的SAND構(gòu)造和NSAND構(gòu)造的方法的流程圖。雖然就Si基板和Ge納米點(diǎn)進(jìn)行了具體闡述，但是該技術(shù)也可應(yīng)用于其它材料系統(tǒng)組合。在600，制備用于納米點(diǎn)材料沉積(例如，Ge納米點(diǎn)沉積)的第一基板(例如，Si基板8)。用于在Ge沉積之前清潔Si基板的表面的方法是已知的，其包括例如RCA處理和在還原或真空環(huán)境中的退火處理，以去除任何表面氧化物或表面終止。如果需要，還可以采用如化學(xué)機(jī)械拋光的平坦化步驟，以在納米點(diǎn)材料沉積之前使第一基板平坦化。在610，在基板8和10的一個(gè)或另一個(gè)上沉積預(yù)定厚度的納米點(diǎn)材料。由于Ge晶格常數(shù)和Si晶格常數(shù)之間的應(yīng)力，Ge沉積在形成在Si表面上的Ge納米點(diǎn)的“島”中(即，Ge并非保形地沉積在Si表面而是優(yōu)先地合并到其自身上)。上述在背景技術(shù)部分中描述的 其它材料系統(tǒng)也可以在本發(fā)明的不同實(shí)施例中被使用，從而在基板8或基板10上形成納米點(diǎn)4。在630，可選地，可以采用利用傳統(tǒng)掩膜技術(shù)和材料的光刻圖案化來(lái)去除一定百分比的納米點(diǎn)。要去除的納米點(diǎn)的百分比取決于應(yīng)用。在某些應(yīng)用中，超過(guò)99. 999%的納米點(diǎn)被去除以減少用于通過(guò)第一基板和第二基板之間的間隙的非有意的(熱量或熱)傳導(dǎo)的通道。在其它應(yīng)用中，僅10%或更少的納米點(diǎn)被去除，例如，在熱轉(zhuǎn)移應(yīng)用中，其中，用于熱從第一基板耗散到第二基板的任何通道都是有益的。在640，制備第二基板以用于隨后借助與納米點(diǎn)的連接而結(jié)合至第一基板。如果第二基板與第一基板的材料相同，那么通常使用第一基板中的至少一些或類(lèi)似工藝來(lái)清潔第二基板的表面。如果第二基板與第一基板的材料不同，那么通常使用適合于第二基板的工藝來(lái)清潔第二基板的表面。在640，在清潔處理之前或之后，可以使第二基板上被選擇的區(qū)域氧化或氮化。例如，使用諸如氧化硅、氮化硅、或光致抗蝕劑材料之類(lèi)的掩膜材料來(lái)覆蓋第二基板的部分。然后，采用低能氧(或氮)離子轟擊法或等離子體氧化(或硝化)輔助法，以在第二基板的暴露于氧化處理的附近表面區(qū)域中形成氧化物(或氮化物)。然后，去除掩膜材料。在650，第二基板借助納米點(diǎn)接合至第一基板。在650，采用已知的結(jié)合技術(shù)，例如，焊料共熔結(jié)合、超聲波結(jié)合、氫鍵結(jié)合、范德瓦耳斯力輔助結(jié)合等等，將納米點(diǎn)結(jié)合至第二基板?？梢匀鐖D4所示施加焊料或共熔金屬作為掩蔽處理的一部分構(gòu)建NSAND結(jié)構(gòu)，或者，通過(guò)采用諸如電子束蒸發(fā)的技術(shù)蒸發(fā)納米級(jí)金屬來(lái)施加焊料或共熔金屬至SAND結(jié)構(gòu)。注意，在后一方法中，SAND上的金屬將被用于結(jié)合至嚙合面，而其它區(qū)域上的金屬保持不被使用或者稍后被蝕刻掉。在上述過(guò)程中，納米點(diǎn)的預(yù)定陣列或充填率(packing fraction)、納米點(diǎn)的預(yù)定高度、納米點(diǎn)的預(yù)定形狀、納米點(diǎn)中的預(yù)定材料、以及兩個(gè)表面(例如，一個(gè)上面覆蓋有納米點(diǎn)間隔物，而另一個(gè)沒(méi)有)之間的預(yù)定附接可以被用來(lái)實(shí)現(xiàn)范圍在一個(gè)nm至上百個(gè)nm之間的預(yù)定間隙。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，在體材料的兩個(gè)表面之間使用SAND和NSAND納米間隙，形成跨過(guò)該納米間隙的隧穿結(jié)，從而允許通過(guò)隧穿而跨間隙地電耦合但在結(jié)構(gòu)上“隔離”的材料的唯一組合，并且從而避免了諸如應(yīng)力和熱失配之類(lèi)的傳統(tǒng)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)問(wèn)題以及由此導(dǎo)致的缺陷。根據(jù)本發(fā)明的這種納米間隙異質(zhì)結(jié)構(gòu)在以下領(lǐng)域有所應(yīng)用，諸如，制冷、能量轉(zhuǎn)換、熱兼容接口、顯示器、接近式光刻、使用自由空間隧穿結(jié)構(gòu)的有機(jī)PV材料上單個(gè)結(jié)和多個(gè)結(jié)太陽(yáng)能電池、電子封裝和納米電子機(jī)械系統(tǒng)(隨后將更詳細(xì)地描述)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，自組裝納米點(diǎn)(SAND)和/或非自組裝納米點(diǎn)(NSAND)在電絕緣和熱絕緣的結(jié)構(gòu)中形成間隔物。在本實(shí)施例中，“絕緣”意味著，相比于與SAND和/或NSAND間隔物相同的材料的塊體宏觀材料，電和/或熱的傳導(dǎo)被顯著減少。相應(yīng)地，在諸如將導(dǎo)電性Cu熱沉熱接合至Si器件芯片的電子封裝中可以使用這些間隔物。典型地，Si和Cu之間的熱膨脹差太大，以至于就算是幾百微米的Cu與體Si器件芯片之間的直接附接也會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的熱膨脹系數(shù)CTE差，導(dǎo)致對(duì)Si器件芯片的破壞。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，納米點(diǎn)被用于將通常情況下由于不同的熱膨脹差而不易于接合的不同基板接合在一起。圖7示出了接合至Cu基板78 (例如，用作熱沉)的體Si 基板76 (例如，包括可以包含在其中的IC芯片)的例子。該設(shè)計(jì)的間隙是通過(guò)在Cu基板78上圖案化局部間隔物74 (例如，納米點(diǎn))形成的。適合于本實(shí)施例(和其它實(shí)施例)的納米點(diǎn)包括Sn、In、InSn、AgSn> Bi、Sb、等等。這些納米點(diǎn)材料可以被用來(lái)在Cu表面上形成SAND或NSAND結(jié)構(gòu)，并且同時(shí)在Si和Cu上形成低溫Sn和Cu共熔體或某一金屬。作為替代方式，通過(guò)在Si器件芯片上(例如，在器件IC或分立器件形成之前提供的Si器件芯片背面上)圖案化上述Ge納米點(diǎn)，并且然后將兩個(gè)基板(例如，器件芯片和Cu熱沉)接合在一起，可以提供受控間隙，其中，通過(guò)增強(qiáng)的IR耦合或者通過(guò)跨間隙的熱傳導(dǎo)，經(jīng)由該受控間隙，在nm尺寸的間隙d中發(fā)生熱傳輸。如圖7所示，某些局部間隔物74可以被進(jìn)一步電絕緣。在一個(gè)實(shí)施例中，所有的間隔物都可以是電絕緣的。在另一個(gè)實(shí)施例中，某些局部間隔物是導(dǎo)電性的，并且構(gòu)成與Si基板76之間的電互聯(lián)體的一部分。(由于納米點(diǎn)的小尺寸和/或減小的密度，如在NSAND構(gòu)造中那樣)納米點(diǎn)被預(yù)期為是順從的，允許適應(yīng)Cu材料的膨脹(或收縮)，而不會(huì)將災(zāi)難性的熱膨脹系數(shù)(CTE)失配應(yīng)力轉(zhuǎn)移至Si器件芯片。可以將每單位面積的納米間隔物的密度或間隔物的充填率選擇為足夠高以在將CTE失配問(wèn)題最小化的同時(shí)在Si和Cu之間傳導(dǎo)熱。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，納米點(diǎn)被用來(lái)接合不同類(lèi)型的有機(jī)半導(dǎo)體材料。由于在接合不同類(lèi)型的有機(jī)材料時(shí)在界面處的缺陷態(tài)的形成，這些材料的直接形成一直以來(lái)都是失敗的。在本實(shí)施例中，SAND和NSAND構(gòu)造允許各材料的“體”類(lèi)型性能，而不會(huì)導(dǎo)致在例如η型有機(jī)材料和P型有機(jī)材料之間的界面處的缺陷態(tài)的大量形成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，自組裝納米點(diǎn)(SAND)和/或非自組裝納米點(diǎn)(NSAND)在用于制冷和能量轉(zhuǎn)換的熱隧穿器件中形成間隔物。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的熱隧穿器件80，該熱隧穿器件80受益于在此描述的局部間隔物(例如，SAND和NSAND間隔物)。在熱隧穿器件中，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在本發(fā)明的熱隧穿制冷和能量轉(zhuǎn)換設(shè)備中使用范圍在Inm至IOnm內(nèi)的納米間隙。攜帶熱能的電子隧道跨過(guò)間距d，由此產(chǎn)生電勢(shì)以驅(qū)動(dòng)外部電負(fù)荷，而光子或熱波不能進(jìn)行隧穿。這個(gè)結(jié)果實(shí)現(xiàn)了利用熱隧穿效應(yīng)的有效的熱至電的轉(zhuǎn)換。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電子波長(zhǎng)(Ae) >>d (間距)并且聲子(phonon)波長(zhǎng)(Aph) d0如在圖8的實(shí)施例中所示出的，熱隧穿器件80具有到基板86和88的電接觸82，該基板86和88被圖8中說(shuō)明性地示出作為納米點(diǎn)的局部間隔物84分開(kāi)。在一個(gè)實(shí)施例中，電絕緣體89被用來(lái)防止上部基板和下部基板的“短路”。在一個(gè)實(shí)施例中，該上部基板和下部基板是導(dǎo)電性半導(dǎo)體材料或金屬基板。在一個(gè)實(shí)施例中，上部基板86接收將熱從下部基板88 (在施加外部電壓下)運(yùn)送至基板86的隧穿電子流，并且下部基板變冷，如同在制冷設(shè)備中那樣。在另一個(gè)實(shí)施例中，基板86被暴露于熱源。從上部基板86至熱沉88的熱能誘導(dǎo)電子的隧穿在上部基板與下部基板之間產(chǎn)生電壓差。此處，上部基板和下部基板的兩個(gè)端部充當(dāng)制冷或能量轉(zhuǎn)換器件中的電極。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，自組裝納米點(diǎn)(SAND)和/或非自組裝納米點(diǎn)(NSAND)在熱光伏器件中形成間隔物。在這些器件中，小的間隙間隔物允許來(lái)自熱體的易消散的紅外黑體輻射波跨過(guò)間隙光耦合至另一主體的P-η結(jié)的發(fā)射器表面。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的熱光伏器件90,該熱光伏器件90受益于在此所述的局部間隔物(例如，SAND和/或NSAND間隔物)?；?6和98被圖9中說(shuō)明性地示出的作為納米點(diǎn)的局部間隔物94分開(kāi)。在一個(gè)實(shí)施例中，電絕緣體99被用來(lái)防止上部基板和下部基板的“短路”。在熱光伏器件中，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，基板96中的黑體光子在基板98中隧穿 并且構(gòu)建P-η結(jié)中的電子空穴對(duì)。至基板98的頂部和背面的電接觸92收集光生伏打產(chǎn)生的電壓和電流。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，作為基板98的一部分的P-N結(jié)可以在Si或Ge或GaJrvxAs結(jié)或GaxIrvxAsyPhy中,其中適當(dāng)?shù)膿诫s限定p區(qū)域和η區(qū)域。這些p-η結(jié)可以在典型的基板上，諸如，Si、Ge或GaAS或InP。納米尺度上的基板間距d實(shí)現(xiàn)了跨過(guò)大小為d的間隙的利用隧穿輔助光子的有效的熱至電的轉(zhuǎn)換。波長(zhǎng)(λ e)大于d或可與d相當(dāng)?shù)墓庾涌梢赃M(jìn)行隧穿。按照這種方式，熱光伏器件90潛在地在耦合從黑體發(fā)射的黑體譜之上的光子，黑體譜又由普朗克輻射定律規(guī)定。按照這種方式的光子的耦合利用耦合的消散模式來(lái)將熱從上部基板96轉(zhuǎn)移至下部基板98。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，普朗克輻射和光子隧穿提高了利用SAND和NSAND間隔物的熱光電轉(zhuǎn)換效率。電絕緣體99的分隔和電隔離允許黑體發(fā)射器與p-n結(jié)單元的熱隔離，從而實(shí)現(xiàn)兩件事情。首先，如同由普朗克輻射定律所規(guī)定的，黑體仍然較熱并且發(fā)射更多的光子。其次，P-n結(jié)仍然較冷，并且當(dāng)p-n結(jié)的泄漏電流隨著溫度指數(shù)增加時(shí)，保持該p-n結(jié)的泄漏電流低。泄漏電流的減少導(dǎo)致熱光伏電池的更高的開(kāi)路電壓、填充因子和轉(zhuǎn)換效率。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，自組裝納米點(diǎn)(SAND)和/或非自組裝納米點(diǎn)(NSAND)形成用于間隙的間隔物，以將來(lái)自一個(gè)主體的熱源的熱耦合至熱電子發(fā)射體器件的熱側(cè)，由此最小化誘導(dǎo)的機(jī)械應(yīng)力。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的熱電子發(fā)射體器件100，該熱電子發(fā)射體器件100受益于在此描述的局部間隔物(例如，SAND和NSAND間隔物)?；?06和基板108被圖10說(shuō)明性地示出的作為納米點(diǎn)的局部間隔物104分開(kāi)。在一個(gè)實(shí)施例中，電絕緣體109被用于防止上部基板和下部基板的“短路”。在熱電子發(fā)射體器件中，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，使用上部基板106中的熱能作為用于熱電子發(fā)射的能量的來(lái)源，通過(guò)熱電子過(guò)程將電子發(fā)射至上部基板106和下部基板108之間的抽空的間隔d。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在上部基板106的間隙側(cè)上設(shè)置電子發(fā)射器增強(qiáng)105結(jié)構(gòu)(例如，諸如銫金屬層的低功函數(shù)層或諸如圓錐形蝕刻的結(jié)構(gòu)的尖端結(jié)構(gòu))。由SAND或NSAND結(jié)構(gòu)完成的熱電子收集器(即，下部基板)至發(fā)射器的閉合，通過(guò)潛在地降低空間電荷效應(yīng)并導(dǎo)致發(fā)射器和收集器之間的更高的電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了高熱電子功率轉(zhuǎn)換效率。該增強(qiáng)的電場(chǎng)導(dǎo)致場(chǎng)增強(qiáng)熱電子或肖特基發(fā)射。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，下述條件對(duì)增強(qiáng)的電場(chǎng)發(fā)射也是有幫助的，S卩，電子波長(zhǎng)(λ e) d并且聲子波長(zhǎng)(λ p)〈〈d，由此阻止聲子從熱的發(fā)射器行進(jìn)至冷的收集器。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射器的熱能被更加有效地用于使電子被發(fā)射并且創(chuàng)造外部電功率，而不是利用聲子通過(guò)熱傳導(dǎo)進(jìn)行耗散。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，自組裝納米點(diǎn)(SAND)和非自組裝納米點(diǎn)(NSAND)針對(duì)熱電子發(fā)射器在圖10的器件中形成間隔物，用于場(chǎng)發(fā)射顯示以及熱電能轉(zhuǎn)換。圖IlA和IlB是描述本發(fā)明的用于基板之間的光子轉(zhuǎn)移的器件的示意圖解圖。圖IlA和IlB中的光子轉(zhuǎn)移器件110受益于在此描述的局部間隔物(例如，SAND和NSAND間隔物)。基板116和118被圖11中說(shuō)明性地示出的作為納米點(diǎn)的局部間隔物114分開(kāi)。光子轉(zhuǎn)移器件包括第一基板116和第二基板118,該第一基板116和第二基板118彼此分開(kāi)了距 離d。多個(gè)局部間隔物將第一基板和第二基板連接在一起。在一個(gè)實(shí)施例中，電絕緣體119被用于防止上部基板和下部基板的“短路”。第一基板和第二基板之間的亞微米間距被配置為提供第一基板和第二基板之間的光子(其波長(zhǎng)相當(dāng)于或大于間隔物)的隧穿。如圖11所示，下部基板118是包括例如由電接觸112驅(qū)動(dòng)的激光發(fā)射器或發(fā)光二極管的有源基板。適當(dāng)波長(zhǎng)λ p d的光被耦合至上部基板116，并且在此之后可以從上部基板116轉(zhuǎn)發(fā)。相應(yīng)地，在圖IlA的器件中，基板116包括耦合遠(yuǎn)離基板116以及光子轉(zhuǎn)移器件110的光子的光子耦合器120 (例如，抗反射膜或光纖附件)。在圖IlA的器件中，基板118包括產(chǎn)生光子的諸如激光或發(fā)光器件(LED)之類(lèi)的光子產(chǎn)生器，并且第一基板和第二基板之間的間距被配置為在第一基板和第二基板之間隧穿光子。在圖IlB所示的另一個(gè)實(shí)施例中，諸如基板118的一個(gè)基板包括類(lèi)似LED122的光子發(fā)射器，并且例如，另一個(gè)基板116包括諸如波導(dǎo)或光檢測(cè)器之類(lèi)的光子接收器124。在集成光學(xué)電路和復(fù)雜光學(xué)電路或光學(xué)通信，或者甚至在光學(xué)計(jì)算機(jī)中，上述通過(guò)SAND或NSAND結(jié)構(gòu)促成的基板116和118的接近將是有用的。雖然在圖IlB中示出了光子被耦合至上部基板，但是上部基板和下部基板的區(qū)域可以包含光子發(fā)射器或波導(dǎo)部分或光檢測(cè)器，使得光通/[目是雙向的。按照上述教導(dǎo)，本發(fā)明的各種修改的變型是可能的。因此，應(yīng)該明白，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以按照不同于在此詳細(xì)描述的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種電子轉(zhuǎn)移器件結(jié)構(gòu)，包括 彼此分開(kāi)的第一基板和第二基板； 將所述第一基板和所述第二基板連接在一起的多個(gè)局部間隔物； 所述局部間隔物中的至少一個(gè)具有小于350nm的橫向尺寸；以及 所述第一基板和所述第二基板之間的亞微米間距被配置為在所述第一基板和所述第二基板之間隧穿載流子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的器件，其中，所述多個(gè)局部間隔物包括形成在所述第一基板或所述第二基板的表面上的多個(gè)自組裝納米點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的器件,其中,所述自組裝納米點(diǎn)具有范圍在Inm至50nm內(nèi)的橫向尺寸或高度尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的器件，其中，所述多個(gè)局部間隔物包括在所述第一基板或所述第二基板的表面上形成并且圖案化的納米點(diǎn)的組裝結(jié)構(gòu)，并且 所述納米點(diǎn)具有范圍在Inm至50nm的橫向尺寸或高度尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的器件，其中，所述納米點(diǎn)具有小于101°納米點(diǎn)/cm_2的密度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的器件，其中，所述納米點(diǎn)具有小于IO8納米點(diǎn)/cm_2的密度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的器件，其中，所述納米點(diǎn)包括形成在所述第一基板或所述第二基板上的Ge、GaN、InAs、InGasAs、Si、鐵娃化物、Sn、In、InSn、AgSn、Bi和Sb納米點(diǎn)中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I的器件，其中，所述第一基板和所述第二基板中的至少一個(gè)包括有機(jī)半導(dǎo)體基板。
9.根據(jù)權(quán)利要求I的器件，進(jìn)一步包括 設(shè)置在所述第一基板和所述第二基板中的至少一個(gè)上的與所述局部間隔物毗鄰的位置的電絕緣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求I的器件，其中，所述第一基板和所述第二基板中的至少一個(gè)包括用于集成電路器件封裝、熱沉器件、熱光伏器件、熱電子器件和熱隧穿器件中的至少一種的材料。
11.一種熱轉(zhuǎn)移器件結(jié)構(gòu)，包括 彼此分開(kāi)的第一基板和第二基板； 將所述第一基板和所述第二基板連接在一起的多個(gè)局部間隔物； 所述局部間隔物中的至少一個(gè)具有小于350nm的橫向尺寸；以及 所述第一基板和所述第二基板之間的亞微米間距被配置為在所述第一基板和所述第二基板之間提供熱轉(zhuǎn)移。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的器件，其中，所述局部間隔物包括形成在所述第一基板或所述第二基板的表面上的多個(gè)納米點(diǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的器件，其中，所述自組裝納米點(diǎn)具有范圍在Inm至50nm內(nèi)的橫向尺寸或高度尺寸。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的器件，其中，所述多個(gè)局部間隔物包括在所述第一基板或所述第二基板的表面上形成并且圖案化的納米點(diǎn)的組裝結(jié)構(gòu)，并且 所述納米點(diǎn)具有范圍在Inm至50nm的橫向尺寸或高度尺寸。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的器件，其中，所述納米點(diǎn)具有小于101°納米點(diǎn)/cm_2的密度。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的器件，其中，所述納米點(diǎn)具有小于IO8納米點(diǎn)/cm_2的密度。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的器件，其中，所述納米點(diǎn)包括形成在所述第一基板或所述第二基板上的 Ge、GaN> InAs> InGasAs> Si、鐵娃化物、Sn、In、InSn、AgSn、Bi、和 Sb 納米點(diǎn)中的至少一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的器件，其中，所述第一基板和所述第二基板中的至少一個(gè)包括有機(jī)半導(dǎo)體基板。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的器件，進(jìn)一步包括 設(shè)置在所述第一基板和所述第二基板中的至少一個(gè)上的與所述局部間隔物毗鄰的位置的電絕緣體。·
20.根據(jù)權(quán)利要求11的器件，其中，所述第一基板和所述第二基板中的至少一個(gè)包括用于集成電路器件封裝、熱沉器件、熱光伏器件、熱電子器件和熱隧穿器件中的至少一種的材料。
21.一種集成電路器件封裝，包括 彼此分開(kāi)的第一基板和第二基板； 將所述第一基板和所述第二基板連接在一起的多個(gè)局部間隔物； 所述局部間隔物中的至少一個(gè)具有小于350nm的橫向尺寸；以及 所述第一基板包括集成電路，以及 所述第一基板和所述第二基板之間的亞微米間距被配置為在所述第一基板和所述第二基板之間提供熱轉(zhuǎn)移，從而冷卻所述第一基板的集成電路。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的封裝，其中，所述第一基板包括半導(dǎo)體基板，并且所述第二基板包括熱沉。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的封裝，其中，所述熱沉包括銅熱沉。
24.—種熱光伏器件,包括 彼此分開(kāi)的第一基板和第二基板； 將所述第一基板和所述第二基板連接在一起的多個(gè)局部間隔物； 所述局部間隔物中的至少一個(gè)具有小于350nm的橫向尺寸；以及所述第一基板和所述第二基板之間的亞微米間距被配置為在所述第一基板和所述第二基板之間提供輻射轉(zhuǎn)移； 所述第一基板包括P-η結(jié)；并且 所述第二基板包括輻射P-η結(jié)的輻射體。
25.—種熱電子發(fā)射器件,包括 彼此分開(kāi)的第一基板和第二基板； 將所述第一基板和所述第二基板連接在一起的多個(gè)局部間隔物； 所述局部間隔物中的至少一個(gè)具有小于350nm的橫向尺寸；以及所述第一基板包括設(shè)置在所述第一基板的與所述第二基板相鄰的一側(cè)上的熱電子發(fā)射器； 設(shè)置在所述第二基板的與所述第一基板相鄰的一側(cè)上的收集器，以及 所述第一基板和所述第二基板之間的亞微米間距被配置為在所述熱電子發(fā)射器和所述收集器之間提供電子隧穿。
26.—種熱隧穿器件,包括 彼此分開(kāi)的第一基板和第二基板； 將所述第一基板和所述第二基板連接在一起的多個(gè)局部間隔物； 所述局部間隔物中的至少一個(gè)具有小于350nm的橫向尺寸；以及所述第一基板和所述第二基板之間的亞微米間距，所述亞微米間距被設(shè)定成在所述第一基板和所述第二基板之間提供電子隧穿；以及所述第一基板包括電子隧穿受體；以及所述第二基板包括電子隧穿供體。
27.一種光子轉(zhuǎn)移器件，包括 彼此分開(kāi)的第一基板和第二基板； 將所述第一基板和所述第二基板連接在一起的多個(gè)局部間隔物； 所述局部間隔物中的至少一個(gè)具有小于350nm的橫向尺寸；以及 所述第一基板包括耦合遠(yuǎn)離所述第一基板的光子的光子耦合器； 所述第二基板包括生成所述光子的光子生成器；以及 所述第一基板和所述第二基板之間的亞微米間距被配置為在所述第一基板和所述第二基板之間隧穿所述光子，其中所被隧穿的光子的波長(zhǎng)相當(dāng)于或大于所述間距。
28.一種基板至基板稱合結(jié)構(gòu)，包括 第一基板以及與所述第一基板分開(kāi)了亞微米距離的第二基板，所述亞微米距離被配置為將電載流子或熱從所述第一基板和所述第二基板中的一個(gè)耦合至另一個(gè)； 將所述第一基板和所述第二基板連接在一起的多個(gè)自組裝納米點(diǎn)；以及 通過(guò)在所述第一基板上生長(zhǎng)納米點(diǎn)的材料而形成所述納米點(diǎn)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的結(jié)構(gòu)，其中，所述多個(gè)自組裝納米點(diǎn)包括在蝕刻去除初始形成在所述第一基板上的納米點(diǎn)中的所選擇的一些納米點(diǎn)之后殘留在所述第一基板上的一組納米點(diǎn)。
30.一種電荷轉(zhuǎn)移方法,包括 提供電荷載流子至第一基板，所述第一基板通過(guò)具有小于350nm的橫向尺寸的至少一個(gè)局部間隔物與第二基板分開(kāi)；以及 跨過(guò)所述第一基板和所述第二基板之間的由所述至少一個(gè)局部間隔物形成的亞微米間隙，將所述電荷載流子從所述第一基板隧穿至所述第二基板。
31.一種用于在基板之間轉(zhuǎn)移熱的方法，包括 提供熱至第一基板，所述第一基板通過(guò)具有小于350nm的橫向尺寸的至少一個(gè)局部間隔物與第二基板分開(kāi)；以及 跨過(guò)所述第一基板和所述第二基板之間的由所述至少一個(gè)局部間隔物形成的亞微米間隙，將所述熱從所述第一基板耦合至所述第二基板。
全文摘要
提供一種用于在基板之間轉(zhuǎn)移電子電荷、熱或光的結(jié)構(gòu)和方法。該結(jié)構(gòu)包括彼此分開(kāi)的第一基板和第二基板，以及將第一基板和第二基板連接在一起的多個(gè)局部間隔物。所述局部間隔物中的至少一個(gè)具有小于350nm的橫向尺寸。第一基板和第二基板之間的亞微米間距被配置為提供第一基板和第二基板之間的載流子隧穿、熱轉(zhuǎn)移或光轉(zhuǎn)移。該方法將電荷載流子、熱或光提供至第一基板，該第一基板通過(guò)上述的至少一個(gè)局部間隔物與第二基板分開(kāi)，其跨過(guò)第一基板和第二基板之間的由所述至少一個(gè)局部間隔物形成的亞微米間隙將電荷載流子從第一基板隧穿至第二基板或者將熱從第一基板耦合至第二基板或者將光從第一基板耦合至第二基板。
文檔編號(hào)H01L29/06GK102859694SQ201080063702
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2010年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者R·維恩卡塔蘇波拉瑪尼安 申請(qǐng)人:研究三角協(xié)會(huì)