相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)是2012年4月24日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?3/454,155的美國(guó)專利申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

本公開(kāi)的各個(gè)方面可以涉及用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電的可見(jiàn)光整流天線陣列的經(jīng)濟(jì)制造過(guò)程。

背景技術(shù)：

用于高頻信號(hào)的交流(ac)至直流(dc)轉(zhuǎn)換的整流器已知數(shù)十年。當(dāng)聯(lián)接到天線時(shí)稱為整流天線(rectenna)的特定類型的二極管整流器也已知數(shù)十年。更具體地，在20多年前，洛根(logan)在1991年8月27日授權(quán)的美國(guó)專利5,043,739中描述了使用一排整流天線來(lái)捕獲微波并將該微波轉(zhuǎn)換成電能。然而，天線的尺寸受到頻率限制，直到最近當(dāng)格里茨(gritz)在2010年3月16日授權(quán)的美國(guó)專利7,679,957中描述了使用類似結(jié)構(gòu)將紅外光轉(zhuǎn)換為電能，以及彼得羅·西西利亞諾(pietrosiciliano)在“納米整流天線用于太陽(yáng)光高效率直接轉(zhuǎn)換到電力(nano-rectennaforhighefficiencydirectconversionofsunlighttoelectricity)：微電子與微系統(tǒng)研究所imm-cnr(pietrosicilianooftheinstituteformicroelectronicsandmicrosystemsimm-cnr)的彼得羅·西西利亞諾(pietrosiciliano)，萊切(lecce)(意大利)”中建議這種結(jié)構(gòu)可用于太陽(yáng)光。

然而，這種可見(jiàn)光整流天線所需的最小尺寸通常在幾十納米。雖然這些尺寸可以通過(guò)現(xiàn)今的深亞微米掩蔽技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是這種處理通常比目前需要更大尺寸的太陽(yáng)能電池工藝昂貴得多。

然而，正如洛根(logan)在美國(guó)專利5,043,739中指出的那樣，微波整流器的效率可以高達(dá)40％，比典型的單結(jié)多晶硅太陽(yáng)能電池陣列的高出一倍，以及當(dāng)使用如彼得羅(pietro)建議的金屬氧化物金屬(mom)整流二極管，陣列核心中不需要半導(dǎo)體晶體管。

因此，能夠利用現(xiàn)今半導(dǎo)體制造的現(xiàn)有精細(xì)幾何處理能力而不會(huì)導(dǎo)致這種制造成本可能是有利的。

并且最近，萊斯大學(xué)(riceuniversity)公布了他們的研究人員制造出了一種具有類金屬導(dǎo)電與導(dǎo)熱性能的碳納米管線(cnt)。此外，如羅森伯格(rosenberger)等人在2008年4月8日授權(quán)的美國(guó)專利7,354,877中所述的，單壁碳納米管(swcnt)結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越可制造。各種形式的連續(xù)cnt生長(zhǎng)也被考慮到，例如勒梅爾(lemaire)等人在2010年6月29日授權(quán)的美國(guó)專利7,744,793中不斷收獲的cnt“森林”，和/或使用普雷蒂森斯基(predtechensky)等人在2012年3月20日授權(quán)的美國(guó)專利8,137,653中描述的技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐。格里戈里安(grigorian)等人在2008年10月7日授權(quán)的美國(guó)專利7,431,985中描述了連續(xù)推動(dòng)碳?xì)馔ㄟ^(guò)催化劑背襯多孔膜來(lái)使得cnt生長(zhǎng)。

此外，其他人已經(jīng)考慮在各種結(jié)構(gòu)中使用swcnt，例如麥克·威廉姆斯(mikewilliams)于2014年2月13日發(fā)布在網(wǎng)站http://news.rice.edu/2014/02/13/rices-carbon-nanotube-fibers-outperform-copper-2上的“萊斯的碳納米管纖維優(yōu)于銅(rice’scarbonnanotubefibersoutperformcopper)”中所述的萊斯大學(xué)(riceuniversity)的cnt線，泰森·溫納爾斯基在2010年3月30日授權(quán)的美國(guó)專利7,687,160中描述的磁性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，特別是佐藤伊藤(tadashiito)等人在2010年9月30日公布的美國(guó)專利公布2010/0244656中描述的基于天線的太陽(yáng)能電池。然而，伊藤等人沒(méi)有描述低成本地構(gòu)建碳納米管太陽(yáng)能天線以有效轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的各實(shí)施例可以涉及用于將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成電的整流天線陣列的結(jié)構(gòu)和/或制造這種結(jié)構(gòu)的方法，其可以利用自對(duì)準(zhǔn)工藝步驟和使用當(dāng)前深亞微米ic掩蔽技術(shù)制造的模板來(lái)實(shí)現(xiàn)天線需要的精細(xì)尺寸。

天線陣列的結(jié)構(gòu)可以包括通過(guò)mom二極管連接到正軌和負(fù)軌的一排天線。所述天線可以具有相等的長(zhǎng)度，居中以最大限度地接收綠光。

在一個(gè)實(shí)施例中，天線的排數(shù)可以在藍(lán)光的最佳接收部分和紅光的最佳接收部分之間沿著陣列來(lái)回遞增地變化。這種最佳接收部分可以由半波長(zhǎng)天線組成，其長(zhǎng)度可以從220納米變化到340納米。整流天線陣列可以附接到固體背面，其可以包括用于將光反射回陣列的反射鏡。其還可以用作接地平面，其中地面和天線陣列之間的距離以及它們之間的聚合物的介電常數(shù)可以形成用于可見(jiàn)光的理想的帶狀天線。

在另一個(gè)實(shí)施例中，一對(duì)陣列可以?shī)A在一起，使得天線的各層相互垂直。

在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)一系列掩蔽的各向異性v形槽蝕刻與隨后的抗粘附沉積產(chǎn)生模板。該方法的步驟包括拋光抗蝕劑以允許硅的非凹槽部分被v形槽蝕刻。

在另一個(gè)實(shí)施例中，可以在連續(xù)的金屬沉積步驟中使用模板來(lái)制造整流天線陣列。當(dāng)用作沉積靶時(shí)，模板可以是成角度的或平坦的，并且沉積可以遠(yuǎn)小于模板中的v形槽的深度。所得到的金屬可以使用聚合物背襯材料從模板上剝離。然后可以將另外的層沉積在聚合物背襯的整流天線陣列上。

在另一個(gè)實(shí)施例中，模板可以被重復(fù)地清潔并重復(fù)使用。

在另一個(gè)實(shí)施例中，整流天線陣列可以具有冗余天線，其如果有缺陷可以通過(guò)陣列施加電力來(lái)斷開(kāi)天線。

在另一個(gè)實(shí)施例中，碳納米管天線可以在由v形槽模板形成的金屬和金屬氧化物納米球的混合物組成的金屬線之間生長(zhǎng)。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的各實(shí)施例，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的天線陣列的邏輯圖，

圖2a，2b和2c是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的模板在其制造期間在y方向上的橫截面，

圖3a，3b，3c和3d是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的模板在其制造期間在x方向上的橫截面，

圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的模版的一部分的圖，

圖5a，5b，5c和5d是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的天線陣列在x方向上的橫截面，

圖6a，6b和6c是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的天線陣列在其制造過(guò)程中沿y方向的橫截面，

圖7是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的天線陣列的一部分的橫截面，

圖8是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的夾在一起的兩個(gè)天線陣列的橫截面，

圖9是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的天線陣列的一部分的俯視圖，

圖10是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的夾在一起的兩個(gè)天線陣列的俯視圖，

圖11a和11b是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有缺陷的天線陣列在測(cè)試之前和之后的邏輯圖，

圖12a，12b和12c是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的模板在其制造期間沿y方向的橫截面，

圖13a，13b，13c和13d是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的模版在其制造期間在x方向上的橫截面，

圖14是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的模版的一部分的頂部剖視圖，

圖15a至15f是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的天線陣列在制造期間在模板上的橫截面，

圖16a，16b和16c是本發(fā)明一實(shí)施例的天線陣列在其制造期間從模板上移除之后的橫截面，

圖17是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的天線陣列的另一邏輯圖，

圖18a至18d是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的另一模板制造的橫截面，

圖19a和19b是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的模板的部分的圖，

圖20a至20d是本發(fā)明一實(shí)施例的天線陣列在其制造期間的橫截面，

圖21a至21d是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的天線陣列在其制造過(guò)程中的橫截面，

圖22a和22b是對(duì)應(yīng)于圖19a和19b所示的模板的部分的太陽(yáng)能陣列上的電力線和接地線的兩種不同配置的俯視圖，

圖23是具有缺陷碳納米管天線的天線陣列的橫截面，

圖24是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的天線陣列的帶注釋的橫截面，以及

圖25是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的具有蓋板的天線陣列的橫截面。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考圖1-24來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，附圖可以說(shuō)明各種實(shí)施例的主題并且可以是不按比例或測(cè)量的。

圖1中示出了本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)示例的邏輯圖。太陽(yáng)能天線陣列的核心可以具有由電力線(powerline)13和接地線14分開(kāi)的一排排的天線10。電力線和接地線由隧道二極管11和12分別聯(lián)接到天線。當(dāng)天線被可見(jiàn)光激發(fā)時(shí)，電流可以從接地線流到電力線，從而產(chǎn)生半整流的電能。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，額外的電路，例如開(kāi)關(guān)和去耦電容器可以包括在太陽(yáng)能天線陣列的外圍，其可以期望產(chǎn)生適合于商業(yè)應(yīng)用的電壓的穩(wěn)定的直流電力。

對(duì)于有效接收可見(jiàn)光的天線，對(duì)它們有利的是捕獲的光的波長(zhǎng)的1/4或1/2，這取決于天線是否耦合到現(xiàn)有的接地平面。為了沒(méi)有昂貴的掩蔽操作而產(chǎn)生這樣的小結(jié)構(gòu)，可以創(chuàng)建用于制造天線的模板。

現(xiàn)在參考圖4，這種模板的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖的示例。模板可以具有一排排水平的v形槽40，v形槽40的每一側(cè)邊由一個(gè)大的v形脊41和一個(gè)小的v形脊42界定。這些脊可交替跨越天線陣列。該模板可以由具有晶體取向(1,1,1)的硅晶片形成，以便于生產(chǎn)v形結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在參考圖2a，2b和2c，可以用于生產(chǎn)模板的第一組步驟的y方向的橫截面示例。最初，圖2a的硅晶片21可以用正抗蝕劑中的接近最小尺寸的線圖案化，其可以被垂直蝕刻以產(chǎn)生一系列小溝槽23。這些溝槽隨后可以具有一層蝕刻停止材料22，例如沉積在它們之上的氧化硅或氮化硅。可以在負(fù)抗蝕劑中形成類似圖案，其中類似的圖案可以由接近最小尺寸的線組成，再沉積一層可以在溝槽23之間等間距的蝕刻停止層24。

如圖2b所示，在下一步驟中，抗蝕線24和沉積材料22可以形成用于v形槽蝕刻的蝕刻停止層，其可以去除硅晶片25的一部分，留下交替的大的脊26和小的脊27。隨后在圖2c中，可以在整個(gè)陣列上沉積蝕刻停止薄層，其可能粘附到非(1,1,1)硅表面?？梢允褂秒S后的垂直蝕刻從脊28之間的水平表面沿薄的硅層29去除所有蝕刻停止層，留下沉積在大的脊和小的脊28上的蝕刻停止薄層。應(yīng)注意到，圖2a中形成溝槽22和抗蝕線圖案24的掩蔽步驟的對(duì)準(zhǔn)以及圖2b中v形槽蝕刻25的持續(xù)時(shí)間的組合可用于產(chǎn)生適當(dāng)?shù)奶炀€長(zhǎng)度20，如圖2c所示。

現(xiàn)在參考圖3a，3b，3c和3d，可以用于生產(chǎn)模板的第二組步驟的x方向的橫截面示例。在圖3a中，等寬線30和間隔的規(guī)則陣列可以在小的和大的v形脊之間的平坦硅表面上被圖案化(例如，可以如上文所討論地準(zhǔn)備)。隨后的部分v形槽蝕刻可以在抗蝕劑線30之間形成部分v形槽31。如果使用(1,1,1)硅材料，則這可能不是時(shí)間關(guān)鍵步驟，因?yàn)槲g刻可優(yōu)先選擇(1，1,1)硅表面，當(dāng)槽完成時(shí)停止。然后，可以在蝕刻的v形槽33中沉積薄層蝕刻停止材料，通過(guò)利用用于對(duì)v形槽32進(jìn)行圖案化的抗蝕劑將其卸下，從而去除其余部分材料，如圖3b所示。使用現(xiàn)有v形槽35中的材料作為蝕刻停止層進(jìn)行另一個(gè)v組蝕刻，其可以用于蝕刻新的v形槽34，如圖3c所示。然后可以清除掉所得到的凹槽圖案的蝕刻停止材料，并隨后用與金屬天線不粘合的材料層(例如圖3d所示的氮化硅36)覆蓋。

v形脊之間的線30的對(duì)準(zhǔn)不需要是精確的，只要它們足夠大到能夠延伸到v形脊上而不超過(guò)v形脊，因?yàn)閳D3c中的初始v形槽蝕刻不影響小的和大的脊上的材料28，如圖2c所示。盡管如圖3a所示將線30和間隔31保持于最小尺寸可能是可取的，但可能不是關(guān)鍵的；相反，保持線30和間隔31的寬度盡可能相等可能更重要，以使v形槽的深度盡可能地保持相等。因此，在另一個(gè)實(shí)施例中，如果線間距可以被保持為比線寬和間隔更嚴(yán)格的公差，則圖3b中的v形槽蝕刻可以之后是抗蝕劑去除和連續(xù)的v形槽蝕刻，從而產(chǎn)生盡可能多的兩倍深的v形槽的一半。在這種情況下，可以擴(kuò)大在y方向上形成的溝槽，以確保太陽(yáng)能天線陣列的適當(dāng)制造。

太陽(yáng)能天線陣列模板可以由部分或全部硅晶片制成。進(jìn)一步預(yù)期，硅錠可以以必要的方向生長(zhǎng)以被切成長(zhǎng)面板，或者可以在沉積在玻璃上的或其它合適結(jié)構(gòu)上的硅的長(zhǎng)面板上進(jìn)行單晶硅退火。進(jìn)一步預(yù)期，模板的尺寸僅需要通過(guò)在太陽(yáng)能天線陣列的制造中可靠使用和再利用的能力來(lái)確定。

現(xiàn)在參考圖5a，5b，5c和5d，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的可以用于制造太陽(yáng)能天線陣列的第一組步驟的x方向橫截面的示例。圖5a示出了將合適的導(dǎo)電材料沉積到模板50的v形槽上的結(jié)果，從而形成可能成為天線的導(dǎo)線51。這可以通過(guò)使用例如低壓化學(xué)氣相沉積(lpcvd)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用鎳，因?yàn)樗粫?huì)粘附到氮化硅模板上。為了形成可以處理太赫茲頻率的金屬氧化物金屬(mom)整流二極管，材料51的橫截面可以形成為小于40nm的1/4圓半徑，但是v形槽尺寸可以大得多，因?yàn)椴牧系牧坑沙练e時(shí)間而不是v形槽的尺寸決定。形成合理的天線陣列可能需要使用加熱的模板、振動(dòng)模板或?qū)⒔饘俪练e在高達(dá)45度角度的模板上，或者這些工藝的任何組合。聚合物材料52(例如聚酰胺)的層隨后可以沉積在模板上，如圖5b所示，然后可以被充分固化，以使聚合物材料52與導(dǎo)線51脫離模板，如圖5c所示?？梢栽谂c天線垂直的x方向上進(jìn)行剝離，以防止剝離過(guò)程中被破壞。然后，如圖5d所示，可以在導(dǎo)線51上生長(zhǎng)氧化物薄層53。天線端部的氧化物層可能薄于6nm。

現(xiàn)在參考圖6a，6b和6c，可以用于制造太陽(yáng)能天線陣列的第二組步驟的y方向橫截面的示例。如圖6a所示，當(dāng)剝離了模板時(shí)，聚合物材料52可以從模板上的大的v形槽41和小的v形槽42(如圖4所示)形成大的凹陷61和小的62凹陷。為了保持天線53與隨后的金屬沉積絕緣，然后可以在天線陣列上沉積薄的覆蓋玻璃層60。在一個(gè)實(shí)施例中，可以添加短蝕刻以確保天線53的端部上的氧化物暴露。接下來(lái)，如圖6b所示，電力線材料63可以被沉積和拋光以從天線陣列中除去無(wú)關(guān)的材料，留下不同的電力線，如圖6b所示?？梢猿练e足夠量的材料以填充小的凹限62，但僅部分填充大的凹陷61。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以在沉積材料上沉積/生長(zhǎng)非粘合材料的薄層，以允許拋光碎片容易地去除，并且可以在拋光之后添加另一個(gè)短蝕刻，以再次確保天線53的端部上的氧化物被暴露。如圖6c所示，接地線材料65可以以類似于電力線的工藝的方式從陣列的部分沉積和拋光以形成接地線，如圖6d所示。在另一個(gè)實(shí)施例中，電力線和接地線材料可以分別是可延展的金屬，例如鋁和金。

在制造過(guò)程的另一個(gè)實(shí)施例中，可以根據(jù)需要對(duì)模板進(jìn)行清潔、修復(fù)并重新用于制造多個(gè)天線陣列。

應(yīng)當(dāng)注意，可以優(yōu)化模板和相關(guān)聯(lián)的天線陣列工藝的設(shè)計(jì)，以通過(guò)最小化模板和天線陣列工藝的成本來(lái)最小化制造工藝的總成本同時(shí)最大化模板再利用和天線陣列產(chǎn)量。

在模板結(jié)構(gòu)和天線陣列工藝的另一個(gè)實(shí)施例中，天線陣列的大部分可以被構(gòu)造在模板上，并且只有進(jìn)行拋光和給天線陣列施加保護(hù)層可以隨后在將其從模板中取出之后完成。

現(xiàn)在參考圖12a，b和c，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的模板在其制造期間在y方向上的橫截面的示例。在這種情況下，如圖12b所示，可以通過(guò)抗蝕劑120掩蔽來(lái)蝕刻垂直側(cè)面v形槽123，首先如圖12a所示，對(duì)電力線122和接地線121進(jìn)行垂直蝕刻，隨后如圖12b所示進(jìn)行v形槽123蝕刻。隨后可以將抗蝕劑重新填充到v形槽125中并拋光以暴露硅124，如圖12c所示?？刮g劑可以用作隨后的x方向蝕刻的蝕刻停止層。

現(xiàn)在參照?qǐng)D13a，b，c和d，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的模板在其制造期間在x方向上的示例的橫截面?？梢孕纬裳诒蔚目刮g劑圖案130，其可以接著由v形槽蝕刻，如圖13a所示。隨后可以重新施加和拋光抗蝕劑，將抗蝕劑留在現(xiàn)有的v形槽132中，并且可以執(zhí)行另一v形槽蝕刻，從而產(chǎn)生另一組v形槽133，如圖13b所示。然后可以去除抗蝕劑，如圖13c所示，并且可以將非粘合材料的薄層134施加到模板上，如圖13d所示。與如圖3a，b，c和d所示的先前x方向v形槽工藝不同，當(dāng)前工藝不需要蝕刻停止層的沉積或其隨后的剝離。

現(xiàn)在參考圖14，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的模板部分的示例的頂部剖視圖。在這種情況下，雖然天線x方向v形槽140可以與圖4所示的那些40大致相同，但是v形槽141和142可以與圖4中所示的v形脊41和42相反。在將已制成的天線陣列從模板中取出之前，這有助于電力線和接地線在模板上的沉積。

現(xiàn)在參考圖15a至f，本發(fā)明一實(shí)施例的天線陣列在制造期間在模板上的橫截面示例。最初，如圖15a所示，可將合適的導(dǎo)電材料(例如鎳)沉積到模板上以形成天線151，包括溝槽152的底部，其后面可以是薄氧化物步驟。接下來(lái)，如圖15b所示，可以沉積覆蓋玻璃153，其至少可以到x方向v形槽的頂部。在一個(gè)實(shí)施例中，可以添加短蝕刻以確保天線151的端部上的氧化物被暴露。理想地，其下面的玻璃和導(dǎo)電層可以被選擇為不粘附到在模板上的非粘附層134，如圖13d所示。任選地，如果用于電力線和接地線的導(dǎo)電材料不容易從現(xiàn)有的非粘合層去除，則在下一步驟中，可沉積另一非粘合材料的薄層154，如圖15c所示。然后，以與圖6a，b和c所示的過(guò)程相同的方式，圖15d所示的電力線155的導(dǎo)電材料和圖15e所示的接地線156可以分別進(jìn)行沉積和拋光(根據(jù)需要)。然后，如圖15f所示，可以沉積柔性聚合物157，以形成用于將天線陣列從模板剝離的背襯。

現(xiàn)在參考圖16a，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有添加的覆蓋玻璃層從模板剝離并翻轉(zhuǎn)的天線陣列的橫截面示例。可選地，可以拋光該厚蓋玻璃以去除不必要的層至電力導(dǎo)電材料162和接地導(dǎo)電材料161，如圖16b所示，并且可以添加額外的鈍化材料163以覆蓋暴露的導(dǎo)電材料，如圖16c所示。應(yīng)當(dāng)注意，在該制造過(guò)程中可以使用與第一過(guò)程中描述的相同的材料和步驟，并且可以添加其它制造步驟，或者可以根據(jù)需要修改本文所描述的步驟以改善天線陣列的產(chǎn)量，或保存模板。

現(xiàn)在參考圖7，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的已完成的太陽(yáng)能天線陣列的示例的y橫截面。在這種情況下，可以添加透明覆蓋層75以保護(hù)陣列，并且固體背板74可以附接到聚合物材料52以使結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)硬。由于在天線上生長(zhǎng)的氧化物，天線53和接地線65之間可能存在mom二極管71，并且另外的mom二極管72可能存在于天線53和電力線63之間。在另一個(gè)實(shí)施例中，背板74可以是用于反射未被天線陣列吸收的光的反射鏡。在另一個(gè)實(shí)施例中，背板74可以是導(dǎo)電接地平面，并且可以調(diào)節(jié)聚合物材料52的厚度使得天線陣列可以用作最佳帶狀線天線陣列。

現(xiàn)在參考圖8，其反映了本發(fā)明另一實(shí)施例的示例。太陽(yáng)能天線陣列80可以最佳地吸收沿著天線方向(例如，y方向)偏振的光，其通常僅為太陽(yáng)光能量的1/2。來(lái)自太陽(yáng)的隨機(jī)偏振光的其它組分，例如x組分，可以通過(guò)太陽(yáng)能天線陣列傳輸或從太陽(yáng)能天線陣列反射。因此，在另一實(shí)施例中，兩個(gè)這樣的太陽(yáng)能天線陣列80和82可以用光旋轉(zhuǎn)材料81夾在一起，諸如在它們之間設(shè)置液晶。此外，反射材料層83可以附著到結(jié)構(gòu)的背面，以將剩余的光反射回夾層陣列。進(jìn)一步預(yù)期，如圖7所示的聚合物材料52和導(dǎo)電接地背板74可以是光學(xué)透明的并且可以包括在這種夾層結(jié)構(gòu)中。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，材料81可以是光學(xué)透明的，并且如圖10所示的兩個(gè)太陽(yáng)能天線陣列101和102可以彼此垂直夾持，如在重疊部分100中可以看到的。

現(xiàn)在參考圖9，本發(fā)明一實(shí)施例的太陽(yáng)能天線陣列的示例的一部分的俯視圖。雖然可見(jiàn)光中的最高能量通常在光譜的藍(lán)綠色部分(波長(zhǎng)約500nm)，但是期望吸收盡可能多的可見(jiàn)光譜。因此，期望改變天線長(zhǎng)度以覆蓋大部分可見(jiàn)光譜，例如從400nm至720nm。這可以通過(guò)改變來(lái)回穿過(guò)陣列的相應(yīng)各排天線的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)，從兩個(gè)100nm的1/4波長(zhǎng)部分的每一個(gè)92上升到兩個(gè)180nm的1/4波長(zhǎng)部分或者如果不向該陣列添加接地平面則為這些尺寸的兩倍。圖9中的圖形90可以用于以八個(gè)相等的步驟覆蓋從400nm到720nm的光譜，盡管在步長(zhǎng)中有更精細(xì)的變化并且在重復(fù)之前可能發(fā)生更多的步驟，使得棱鏡可以用于將適當(dāng)頻率的光導(dǎo)向到最容易接受的天線上。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本發(fā)明中描述的尺寸可能難以制造，并且可能容易發(fā)生缺陷，特別是在天線和電力線或接地線之間的斷路電路(“斷路”)和/或短路電路(“短路”)中。

現(xiàn)在參考圖11a，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的天線陣列的示例的一部分的示圖，其中天線陣列被示出為具有不良二極管，該不良二極管被描述為電阻器，將天線隨機(jī)連接到電源112或者接地113。在一些情況下，天線111可以具有兩個(gè)短路二極管。這種缺陷可能會(huì)在電力線和接地線之間產(chǎn)生短路或部分短路。

在另一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)在接地線和電力線之間施加足以迫使單個(gè)隧道二極管超過(guò)其負(fù)電阻但不足以導(dǎo)通良好的一對(duì)二極管的電壓來(lái)測(cè)試和固定天線陣列。這可以選擇性地驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)短路的有缺陷的二極管，從而可以以類似于保險(xiǎn)絲的方式充分地加熱電阻器以打開(kāi)短路，從而可以消除電源和地之間的短路，

現(xiàn)在參考圖11b，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的天線陣列的示例的一部分的示意圖，其中天線陣列被示出為具有缺陷二極管，該缺陷二極管被熔斷并描繪為開(kāi)路電容器115，從而將天線元件隨機(jī)連接到電源112或接地113。在具有兩個(gè)短路二極管114的天線中，電阻器中最弱的一個(gè)可能會(huì)熔斷116，從而消除短路。

在另一個(gè)實(shí)施例中，天線元件可以足夠靠近地相互間隔開(kāi)，以便由于消除隨機(jī)有缺陷的天線而通過(guò)陣列使電力生產(chǎn)的降級(jí)(degradation)最小化。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，天線可以由在電力線和接地線之間生長(zhǎng)的碳納米管構(gòu)成。在這種情況下，模板可以主要由相同深度的v形槽構(gòu)成。

現(xiàn)在參考圖18a至18d的模板制造示例的橫截面?？梢詫⒁?guī)則的寬度圖案暴露于抗蝕劑181中，并且可執(zhí)行短的垂直等離子體蝕刻，然后進(jìn)行隨后的v形槽蝕刻，從而留下位于殘余抗蝕劑之間的第一組v形槽180。可選地，可以使用摻磷晶片來(lái)構(gòu)造模板，并且可以在初始v形槽上執(zhí)行選擇性氮摻雜擴(kuò)散188。此后，清潔的晶片可以涂覆有諸如氮化硅(sin)或碳化硅(sic)的非粘合材料的薄層，涂覆第一組v形槽183和晶片的頂表面，如圖18b所示。在拋光晶片以去除未蝕刻表面182上的非粘合材料之后，蝕刻第二組v形槽184，留下第一組185被非粘合材料保護(hù)，如圖18c所示。最后，可以向晶片添加非粘性材料附加層，覆蓋所有v形槽186，如圖18d所示。第一組v形槽187可以比第二組v形槽蝕刻得更寬，以補(bǔ)償非粘合材料的不同厚度。

可選地，不同的非粘合材料(例如氮化硅和碳化硅)可以分別沉積在第一組v形槽185中和第二組v形槽184中。所形成的模板包含電源190和接地192v形槽指狀件，每一個(gè)以相互連接的方式連接到電源191和地面193v形槽帶，在指狀件的另一端具有交替的斷裂194和195，如圖19a所示。還可以想到，用于電力線196和接地線197的v形槽指狀件可以在水平和垂直方向上變化，如圖19b所示

現(xiàn)在參考圖20a至20d，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的天線陣列在其制造期間的示例的橫截面。最初，諸如鐵、鎳或其它一些磁性金屬的碳納米管催化劑可以被電弧濺射到模版上，在v形槽中形成一層小的可選的氧化球。諸如金、銀、鋁或一些其它合適的金屬或合金的導(dǎo)體可以沉積在v形槽中，使得催化球201可以懸掛在導(dǎo)體202的邊緣上，如圖20a所示?；蛘?，在模板中的兩組v形槽之間產(chǎn)生的pn二極管是反向偏置的，其可以選擇性地將碳納米管催化劑沉積在一些v形槽207中。例如聚酰胺或一些其它合適的材料的聚合物203然后可以涂覆在模板上，如圖20b所示。在固化聚合物203之后，整個(gè)結(jié)構(gòu)可以從模板中去除。任選地，氧化球205可以被回蝕，從而暴露催化球的金屬，如圖20c所示。此后，電力線和接地線可以被加熱并且分別充電到負(fù)電壓和正電壓，可以施加可選的磁場(chǎng)，并且可以將烴(諸如甲烷或乙炔)引入到沉積室中，以在電力線和接地線之間生長(zhǎng)碳納米管，如圖20d所示。納米管可以從帶負(fù)電荷的電力線上的催化球生長(zhǎng)到帶正電荷的接地線208上的金屬。在將納米管連接到導(dǎo)體之后，導(dǎo)體可以被加熱，這可使碳納米管退火成導(dǎo)電材料。

現(xiàn)在參考圖21a至21d，根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的天線陣列在其制造期間的示例的橫截面。在該實(shí)施例中，如圖21a所示，v形槽可以僅填充由聚合物212覆蓋的導(dǎo)體211并從模板上移除。電力線和接地線可以分別被充電到負(fù)電壓和正電壓，并且?guī)щ娧趸拇呋蚩梢赃x擇性地沉積在接地線213上，使得電力線214遠(yuǎn)離催化球，如圖21b所示。此后，如圖21c所示，任選地，暴露的氧化物可以從催化球215上蝕刻掉。隨后，碳納米管218可以從接地線朝向電力線上的金屬的相反方向生長(zhǎng)，將催化球載持在碳納米管的尖端上，使得最短的碳納米管217可以先連接，而較長(zhǎng)的碳納米管218可以稍后連接，如圖21d所示。所述導(dǎo)體，催化球和薄氧化物可以形成金屬氧化物金屬(mom)二極管。以這種方式，如圖17所示，整流mom二極管171可連接到電力線173和天線170，而天線172的另一端可連接到接地線。催化球的直徑可以決定納米管的直徑，碳納米管的結(jié)構(gòu)或手征性(chirality)可以部分地由施加的磁場(chǎng)決定，并且納米管的生長(zhǎng)方向可以由電力線和接地線之間的電場(chǎng)決定，其連接按其長(zhǎng)度的順序連續(xù)進(jìn)行，如圖21d所示。

現(xiàn)在參考圖24，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的天線陣列示例的注釋橫截面。天線吸收電磁頻率的效率可能會(huì)顯著地降低，電磁頻率越過(guò)天線的理想頻率越遠(yuǎn)，或者電磁波越遠(yuǎn)離天線。這些效應(yīng)顯著地限制了具有不同長(zhǎng)度的規(guī)則的二維天線陣列的效率。為了吸收最佳量的可見(jiàn)光和紅外太陽(yáng)能，天線需要在長(zhǎng)度80納米和460納米之間變化。納米管可以在電場(chǎng)方向上生長(zhǎng)到80納米和460納米之間的距離，所述電場(chǎng)可以施加在包含催化球的導(dǎo)體之間。生長(zhǎng)量與電場(chǎng)的強(qiáng)度和催化球的密度相關(guān)，催化球的密度可以被選擇以使所得天線的效率最大化。太陽(yáng)能天線陣列的電力線和接地線可以通過(guò)使用具有v形槽的模板沉積～190納米的催化球和金屬241，然后沉積～40納米的絕緣聚合物242來(lái)構(gòu)造，所述v形槽可以使用廉價(jià)的具有～1/2微米尺寸的掩模來(lái)構(gòu)造，并且可以涂覆有氮化硅，碳化硅和/或與沉積導(dǎo)體不粘合的一些其它材料。由于涂層和任何可選的蝕刻，所得到的電力線和接地線可能比原始蝕刻的v形槽更淺～20納米240。

現(xiàn)在參考圖22a和22b，對(duì)應(yīng)于圖19a和19b所示的模板部分的太陽(yáng)能陣列上的電力線和接地線的兩個(gè)不同配置的俯視圖。在任一種配置中，陣列被限制為排列v形槽的尺寸，因?yàn)閷?dǎo)電性需要電力線和接地線的高度在整個(gè)陣列中保持相同。在圖22a所示的一種配置中，所述陣列可以由電力線220和接地線221的交替的指狀件組成，具有垂直的線束222和223以及根據(jù)需要的可能的多個(gè)線束224和225，這可以保持低電流密度和電阻。在另一種配置中，所述陣列可以包含電力線226和接地線227的指狀件的變化圖案，其可以局部平衡納米管天線的水平和垂直方向，如圖22b所示。這種構(gòu)造可以消除對(duì)夾在一起的兩個(gè)垂直對(duì)準(zhǔn)的面板的需要。

還可以預(yù)期，在對(duì)電力線和接地線進(jìn)行初始充電之前，可以將探針襯墊和較大的線分開(kāi)沉積在陣列上。

此外，預(yù)期導(dǎo)體可以是銀、鋁、鉑或另一種可以在與氧化催化球的工藝步驟相同或相鄰的工藝步驟中被氧化的合金。然后在電力線和接地線之間生長(zhǎng)碳納米管然后可以在電力線和碳納米管天線的末端之間形成mom二極管，并且在接地線和碳納米管天線的另一端之間的碳金屬氧化物金屬二極管類似于圖1所示的結(jié)構(gòu)。

還可以設(shè)想，圖11a和b所示的測(cè)試和熔斷短路裝置的方法可以應(yīng)用于碳納米管天線，從而斷開(kāi)有缺陷的天線的至少一端?，F(xiàn)在參考圖23，具有缺陷碳納米管天線的天線陣列的示例的橫截面。在構(gòu)建太陽(yáng)能天線陣列之后，一些單獨(dú)的納米管可能不完全地或不正確地連接到電力線230和/或接地線231。它們可以使用以下步驟進(jìn)行測(cè)試和校正：

a：將太陽(yáng)能電池陣列倒置，

b.使電力線和接地線都接地，

c.在天線陣列下方和穿過(guò)天線陣列移動(dòng)帶正電荷電源，使得松散的納米管被拉到其連接的電力線或接地線一側(cè)的后面，從而破壞納米管的自由，以及

d.移除破壞陣列的任何松散的納米管。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，更大的結(jié)構(gòu)可以支撐陣列上的蓋板，以保護(hù)天線、電力線以及接地線不受外部環(huán)境的影響?，F(xiàn)在參考圖25，具有蓋板的天線陣列的示例的橫截面。通過(guò)在模板的外部蝕刻大的v形槽，可以由聚酰胺形成大的板線251。也可以在模板周期性地蝕刻大的v形槽正方形，這可以在天線陣列250上的電力線和接地線253之間產(chǎn)生大的聚酰胺錐體或柱252的規(guī)則陣列，在該陣列250上可放置支撐透明玻璃(或其他足夠透明以允許光通過(guò)的材料)板254以保護(hù)天線陣列?？蛇x地，如果聚酰胺足夠透明，則可以用反射鏡代替玻璃板，反射鏡可以將可能通過(guò)聚酰胺進(jìn)入陣列的光反射回天線。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明不受上文特別示例和描述的內(nèi)容的限制。更確切地說(shuō)，本發(fā)明的范圍包括上文描述的各種特征的組合和子組合以及本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀前面的描述將會(huì)想到的并且不屬于現(xiàn)有技術(shù)的修改和變化。