關(guān)于聯(lián)邦資助的研究或開(kāi)發(fā)的聲明本發(fā)明在根據(jù)由美國(guó)能源部獎(jiǎng)勵(lì)的合同第DE-AC05-000R22725號(hào)的政府支持下作出。政府享有本發(fā)明中的某些權(quán)利。發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及包括各種類(lèi)型的半導(dǎo)體的高性能電子器件的制造以及由此得到的制品。發(fā)明背景本國(guó)際申請(qǐng)是相應(yīng)于在2008年3月25日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第12/079,068號(hào)的PCT申請(qǐng)。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第12/079,068號(hào)是在2007年3月8日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第11/715,047號(hào)的部分繼續(xù)申請(qǐng)。國(guó)際申請(qǐng)PCT/US2008/002944與美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第11/715,047號(hào)相關(guān)。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第12/079,068號(hào)還是未公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第11/498,120號(hào)的部分繼續(xù)申請(qǐng)。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第12/079,068號(hào)還是未公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第12/011,450號(hào)的部分繼續(xù)申請(qǐng)。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第12/079,068號(hào)還是未公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第12/011,454號(hào)的部分繼續(xù)申請(qǐng)?；诎雽?dǎo)體的電子器件，例如二極管、晶體管和集成電路隨處都可以看到。對(duì)于這些應(yīng)用中的許多，如果器件的成本被顯著地減少，那么可以設(shè)想更多的應(yīng)用。特別是對(duì)于光伏應(yīng)用或太陽(yáng)能應(yīng)用來(lái)說(shuō)，對(duì)于所有的傳感器來(lái)說(shuō)，以及對(duì)于其他應(yīng)用領(lǐng)域，例如鐵電器件、用于固態(tài)照明應(yīng)用的發(fā)光二極管、諸如計(jì)算機(jī)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)應(yīng)用、基于磁阻的器件、基于光致發(fā)光的器件，非易失性存儲(chǔ)器應(yīng)用、介電器件、熱電器件來(lái)說(shuō)，確實(shí)如此?？稍偕茉吹氖褂脤?duì)于我們正在其中生活的這個(gè)世界的未來(lái)是必要的。太陽(yáng)能在滿(mǎn)足全世界的能量需求上有無(wú)限的潛力。然而，在過(guò)去的二十年中，太陽(yáng)能的美好前景始終未能實(shí)現(xiàn)。這主要是由于現(xiàn)在生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池的無(wú)法令人滿(mǎn)意的性?xún)r(jià)比。進(jìn)一步的技術(shù)革新具有實(shí)現(xiàn)對(duì)于降低價(jià)格以使太陽(yáng)能比化石燃料便宜或在成本上與化石燃料相等所必需的經(jīng)濟(jì)上的和商業(yè)上的突破的潛力。薄膜光伏電池(PV)相對(duì)于傳統(tǒng)的基于晶片的晶體Si電池具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。薄膜的主要優(yōu)點(diǎn)是與單晶技術(shù)相比更低的材料和制造成本以及更高的生產(chǎn)率。薄膜使用晶體SiPV所需要的材料的1/20至1/100，并且看上去適合于更自動(dòng)化的成本更低的生產(chǎn)。目前，三種膜技術(shù)正在得到來(lái)自大規(guī)模PV行業(yè)的極大關(guān)注：無(wú)定形Si、CuInSe2和CdTe。在大多數(shù)情況下，模塊效率與電池效率密切相關(guān)，有由于有效面積的某些損失和某些電阻損失造成的微量的損失(～10％)。為了進(jìn)一步提高效率以及為了能夠可再生產(chǎn)地制造基于薄膜的高效率電池，需要控制限制性能的顯微結(jié)構(gòu)特征。雖然對(duì)于限制性能的顯微結(jié)構(gòu)特征的完全理解仍然是不清楚的，但是已經(jīng)合理地相當(dāng)明確的是，在晶界、晶粒內(nèi)缺陷和雜質(zhì)處的重新結(jié)合是關(guān)鍵的。為了最小化晶界的效應(yīng)，有大晶?；騼H低能的GB的膜是一個(gè)對(duì)象。由于單晶襯底的成本高昂到不可用，所以大多數(shù)薄膜太陽(yáng)能電池是基于多晶的器件層。因?yàn)樗銎骷邮嵌嗑У模运鼈儾痪哂忻鞔_的結(jié)晶取向(crystallographicorientation)(面外和面內(nèi)二者)。結(jié)晶取向可以具有兩個(gè)重要的效應(yīng)。第一是在結(jié)合了摻雜劑、本征缺陷和其他雜質(zhì)時(shí)生長(zhǎng)面的取向效應(yīng)。上述的對(duì)多種摻雜劑的研究已經(jīng)顯示，基于結(jié)晶取向，可以發(fā)生1至2個(gè)數(shù)量級(jí)的變化。各向異性摻雜的一個(gè)極端的作用是Si在GaAs膜中的摻雜。Si在GaAs膜中的摻雜導(dǎo)致在(111)B型GaAs上的n型導(dǎo)電，但是在(111)A型GaAs上有p型導(dǎo)電。結(jié)晶取向的第二個(gè)效應(yīng)是正在被沉積的膜的生長(zhǎng)速率的變化。實(shí)驗(yàn)和模擬二者都已經(jīng)顯示，在某些條件下，生長(zhǎng)速率作為結(jié)晶取向的函數(shù)可以以1至2個(gè)數(shù)量級(jí)變化。有大晶粒度的PV材料中的不受控制的結(jié)晶取向可以因此導(dǎo)致再現(xiàn)性問(wèn)題，并且因此在大批量生產(chǎn)期間降低產(chǎn)率。當(dāng)然，在多晶薄膜中的晶粒的交叉處的晶界作為不利的再結(jié)合中心。目前被認(rèn)為限制了多晶的薄膜太陽(yáng)能電池性能的大多數(shù)顯微結(jié)構(gòu)特征可以通過(guò)在晶格匹配的單晶襯底上生長(zhǎng)外延膜來(lái)避免。然而，單晶襯底的高成本阻止了它們?cè)诂F(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的使用。如果晶粒度足夠大(對(duì)性質(zhì)有最小的影響的粒度除了別的以外取決于摻雜水平)的話(huà)，晶界的效應(yīng)可以在多晶光伏薄膜中得到抑制。然而，在薄膜中，晶粒生長(zhǎng)通常被限制為僅是膜的厚度的兩倍。因此，多晶膜中的晶界具有對(duì)效率的決定性的影響。很多研究已經(jīng)報(bào)告了晶界對(duì)光伏性質(zhì)的影響。雖然以上的討論的大部分已經(jīng)集中在太陽(yáng)能電池應(yīng)用上，但是還有許多應(yīng)用，在這些應(yīng)用中，當(dāng)所需要的單晶的有效大小在直徑上是約100μm或幾百微米時(shí)，需要用于制造近似單晶的半導(dǎo)體膜(singlecrystal-likesemiconductorfilm)的低成本的實(shí)際上可擴(kuò)大規(guī)模的方法。此外，對(duì)于某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體表面/膜/晶片需要是柔性的，從而使其中彎曲的半導(dǎo)體可能是期望的的應(yīng)用成為可能。例如，對(duì)于太陽(yáng)能電池應(yīng)用來(lái)說(shuō)，使PV模塊在其被放置時(shí)符合頂?shù)妮喞赡苁瞧谕?。薄膜晶體管用于制造顯示器。在該應(yīng)用中，人們也可以容易地意識(shí)到在柔性的和大面積顯示器上的用途。對(duì)于電子器件，三維納米點(diǎn)和納米棒的有序陣列提供了把器件物理學(xué)擴(kuò)展至完全的二維或三維的限制(量子線(xiàn)和量子點(diǎn))的希望。這些低維度結(jié)構(gòu)中的多維限制長(zhǎng)期以來(lái)已經(jīng)被預(yù)言將顯著地改變與塊體或平面異質(zhì)結(jié)構(gòu)相比的運(yùn)輸和光學(xué)性質(zhì)。近年來(lái)，電荷量子化對(duì)小半導(dǎo)體量子點(diǎn)的運(yùn)輸?shù)挠绊懸呀?jīng)刺激了許多對(duì)其中單個(gè)電子的傳遞足以控制器件的單電子器件的研究。推動(dòng)對(duì)量子效應(yīng)的活躍研究的最重要的因素是由現(xiàn)代外延生長(zhǎng)提供的迅速擴(kuò)展的半導(dǎo)體帶隙工程能力?？赡艿膽?yīng)用包括自旋晶體管和單電子晶體管。三維有序納米點(diǎn)和納米棒的其他可能的應(yīng)用包括在光電子學(xué)和傳感器上的潛在的應(yīng)用。例如，透明基質(zhì)內(nèi)的發(fā)光有序納米點(diǎn)的陣列可以用于使用光致發(fā)光效應(yīng)的器件。其他應(yīng)用包括在高效率光伏、固態(tài)照明器件等中的應(yīng)用。發(fā)明概述本發(fā)明涉及大面積的、柔性的、基于半導(dǎo)體的、具有高性能的電子器件的制造。本發(fā)明得到晶體學(xué)上有織構(gòu)的(crystallographicallytexture)半導(dǎo)體器件。本發(fā)明得到“單軸”織構(gòu)的、“雙軸”織構(gòu)的以及“三軸”織構(gòu)的半導(dǎo)體器件層的制造。器件還是“柔性的”。如本文所使用的，“三軸織構(gòu)的”是指材料中所有晶粒的三個(gè)晶軸全部相對(duì)于彼此排列。所有材料的晶胞都可以以三個(gè)坐標(biāo)軸a、b和c為特征。多晶試樣中的單個(gè)晶粒的取向可以由它的a、b和c晶軸與參考試樣坐標(biāo)系所成的角度定義?！皢屋S織構(gòu)”是指在所有構(gòu)成多晶試樣的晶粒中的這些軸中的任何一個(gè)的排列?！皢屋S織構(gòu)度(degreeofuniaxialtexture)”可以使用電子背散射衍射或通過(guò)X射線(xiàn)衍射來(lái)測(cè)定。通常，據(jù)發(fā)現(xiàn)，晶粒具有取向的有特征鐘形曲線(xiàn)的正態(tài)分布或高斯分布。這種高斯分布的半寬度(FWHM)或峰是“單軸織構(gòu)度”，并且定義“織構(gòu)的銳利度(sharpnessofthetexture)”?？棙?gòu)的銳利度還被稱(chēng)為“鑲嵌(mosaic)”。雙軸織構(gòu)是指其中所有晶粒的三個(gè)晶軸中的兩個(gè)以某種度或銳利度排列的情況。三軸織構(gòu)是指其中所有晶粒的全部三個(gè)晶軸以某種度或銳利度排列的情況。例如，以10°的FWHM為特征的三軸織構(gòu)意思是構(gòu)成材料的所有晶粒的三個(gè)晶軸，即a、b和c，的取向的獨(dú)立分布可以被描述為半寬度是10°的分布。如本文所使用的，“柔性的”是指把器件圍繞12英寸的心軸彎曲而未導(dǎo)致器件電子性質(zhì)的削弱的能力。為了實(shí)現(xiàn)上述的和其他的制品，并且根據(jù)如在本文中具體實(shí)施和廣泛地描述的本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供電子器件制品，其包括：(a)柔性的、大晶粒的、晶狀的金屬或合金襯底，其具有宏觀的、[100]或[110]的單軸織構(gòu)，具有以小于10度的半寬度(FWHM)為特征的銳利度，(b)在所述襯底上的至少一個(gè)緩沖層，所述至少一個(gè)緩沖層選自包括金屬、合金、氮化物、硼化物、氧化物、氟化物、碳化物、硅化物、與鍺的金屬間合金或其組合的組，并且頂部緩沖層具有宏觀的[100]或[110]的單軸織構(gòu)，具有以小于10度的半寬度(FWHM)為特征的銳利度，以及(c)在所述緩沖層上的電子材料的至少一個(gè)外延層，所述電子材料的至少一個(gè)外延層選自包括但不限于基于以下的組：間接帶隙半導(dǎo)體，例如Si、Ge、GaP；直接帶隙半導(dǎo)體，例如CdTe、CuInGaSe2(CIGS)、GaAs、AlGaAs、GaInP和AlInP；多頻帶半導(dǎo)體，例如像Zn1-yMnyOxTe1-x的II-O-VI材料，以及III-N-V多頻帶半導(dǎo)體，例如GaNxAs1-x-yPy，以及其組合。所述電子材料的至少一個(gè)外延層包括半導(dǎo)體層中的用于獲得所需要的n型或p型半導(dǎo)體性質(zhì)的其他材料的微量摻雜劑。在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，制品中的所述半導(dǎo)體層是主要由來(lái)自元素周期表的兩個(gè)或更多個(gè)不同族的元素組成的化合物半導(dǎo)體，包括對(duì)于化合物AlN、AlP、AlAs、GaN、GaP、GaAs、InP、InAs、InSb、AlInGaP、AlGaAs、InGaN等的第III族(B、Al、Ga、In)和第V族(N、P、As、Sb、Bi)的化合物，以及第II族(Zn、Cd、Hg)和第VI族(O、S、Se、Te)的化合物，例如ZnS、ZnSe、ZnTe、CdTe、HgTe、CdHgTe等。除以上的二元化合物之外，也包括三元化合物(三種元素，例如InGaAs)和四元化合物(四種元素，例如InGaAsP)。在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，制品中的所述半導(dǎo)體層包括相同的族內(nèi)的元素的元素半導(dǎo)體或合金，例如SiC和SiGe，或包括元素周期表的第IB族、第IIIA族和第VIA族的元素的化合物半導(dǎo)體，例如銅、銦、鎵、鋁、硒和硫的合金。在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，有織構(gòu)的襯底(texturedsubstrate)具有大于100微米的晶粒度。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制品也可以包括在所述襯底上的至少一個(gè)緩沖層，該至少一個(gè)緩沖層選自包括金屬、合金、氮化物、硼化物、氧化物、氟化物、碳化物、硅化物或其組合的組。在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述緩沖層具有選自包括以下的組的晶體結(jié)構(gòu)：式AN或AO的巖鹽晶體結(jié)構(gòu)(rock-saltcrystalstructure)，其中A是金屬并且N和O相應(yīng)于氮和氧；式ABO3的鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)，其中A和B是金屬并且O是氧；式A2B2O7的燒綠石晶體結(jié)構(gòu)，其中A和B是金屬并且O是氧；以及式A2O3的方鐵錳礦晶體結(jié)構(gòu)，其中A是金屬并且O是氧。在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述緩沖層具有選自包括以下的組的化學(xué)式：具有式AxB1-xO和AxB1-xN的混合的巖鹽晶體結(jié)構(gòu)，其中A和B是不同的金屬；混合的氧氮化物，例如AxB1-xNyO1-y，其中A和B是不同的金屬；混合的方鐵錳礦結(jié)構(gòu)，例如(AxB1-x)2O3，其中A和B是不同的金屬；混合的鈣鈦礦，例如(AxA'1-x)BO3、(AxA'1-x)(ByB'1-y)O3，其中A、A'、B和B'是不同的金屬；以及混合的燒綠石，例如(AxA'1-x)2B2O7、(AxA'1-x)2(ByB'1-y)2O7，其中A、A'、B和B'是不同的金屬。在本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，緩沖層可以是選自包括以下的組的氧化物緩沖層：γ-Al2O3(Al2O3的立方形式)；鈣鈦礦，例如但不限于SrTiO3、(Sr,Nb)TiO3、BaTiO3、(Ba,Ca)TiO3、LaMnO3、LaAlO3、摻雜鈣鈦礦，例如(La,Sr)MnO3、(La,Ca)MnO3；分層鈣鈦礦，例如Bi4Ti3O12；燒綠石，例如但不限于La2Zr2O7、Ca2Zr2O7、Gd2Zr2O7；螢石(flourite)，例如Y2O3、YSZ；巖鹽氧化物(rock-saltoxide)，例如但不限于MgO；尖晶石，例如但不限于MgAl2O4。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，構(gòu)成電子器件的緩沖堆疊選自從包括立方氮化物層、MgO/立方氮化物的多層、Y2O3/YSZ/立方氮化物的多層、Y2O3/YSZ/MgO/立方氮化物的多層、立方氧化物層、MgO/立方氧化物的多層、Y2O3/YSZ/立方氧化物的多層以及Y2O3/YSZ/MgO/立方氧化物的多層的組選擇的緩沖層結(jié)構(gòu)。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，構(gòu)成電子器件的緩沖堆疊選自從包括TiN層、MgO/TiN的多層、Y2O3/YSZ/TiN的多層、Y2O3/YSZ/MgO/TiN的多層、立方氧化物層、MgO/γ-Al2O3的多層、Y2O3/YSZ/γ-Al2O3的多層以及Y2O3/YSZ/MgO/γ-Al2O3的多層的組選擇的緩沖層結(jié)構(gòu)。緩沖層可以是硅化物緩沖層或與鍺的金屬間合金，所述硅化物緩沖層或與鍺的金屬間合金相應(yīng)于有化學(xué)式MSi或MSi2、MSi3、MGe或MGe2、MGe3的層，其中M是金屬，例如但不限于Ni、Cu、Fe、Ir和Co。緩沖層也可以是相應(yīng)于SiC的立方形式的碳化物層。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少頂部緩沖層是導(dǎo)電的。在又一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，緩沖層可以是“分等級(jí)的緩沖層”，包括有不同的晶格參數(shù)的多重緩沖層，以向半導(dǎo)體層提供良好的晶格匹配。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，電子器件還包括在緩沖層和半導(dǎo)體器件層之間的半導(dǎo)體模板層，以向半導(dǎo)體器件層提供良好的晶格匹配。半導(dǎo)體模板層可以是具有不同的晶格參數(shù)的多層的“分等級(jí)的半導(dǎo)體模板”層，以向半導(dǎo)體器件層提供良好的晶格匹配。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，構(gòu)成電子器件的襯底具有使得在襯底的面內(nèi)的所有晶粒的其他兩個(gè)晶軸也以有小于10度的FWHM的織構(gòu)為特征的晶體學(xué)織構(gòu)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，構(gòu)成電子器件的至少一個(gè)緩沖層具有使得在襯底的面內(nèi)的所有晶粒的其他兩個(gè)晶軸也以有小于10度的FWHM的織構(gòu)為特征的晶體學(xué)織構(gòu)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，構(gòu)成電子器件的所述電子器件層具有使得在襯底的面內(nèi)的所有晶粒的其他兩個(gè)晶軸以有小于10度的FWHM的織構(gòu)為特征的晶體學(xué)織構(gòu)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，襯底選自包括Cu、Ni、Al、Mo、Nb和Fe及其合金的組。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，襯底是有在3-9at％W(原子百分?jǐn)?shù)W)的范圍內(nèi)的W含量的Ni基合金。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，襯底是多層復(fù)合襯底，在多層復(fù)合襯底中僅頂層具有晶體學(xué)排列，并且在該層中的所有晶粒的晶軸在所有方向相對(duì)于彼此在10度內(nèi)排列。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，襯底是多層復(fù)合襯底，在多層復(fù)合襯底中僅頂層和底層具有晶體學(xué)排列，并且在這些層中的所有晶粒的晶軸在所有方向相對(duì)于彼此在10度內(nèi)排列。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，電子器件是包括平行于襯底表面的至少一個(gè)pn結(jié)的光伏器件。在又一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，電子器件是包括具有平行于襯底表面的至少兩個(gè)并且優(yōu)選三個(gè)pn結(jié)的多結(jié)電池的光伏器件。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述器件層的光伏轉(zhuǎn)換效率大于13％并且優(yōu)選大于15％。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述電子器件層由在直徑上與器件層不同的另一個(gè)結(jié)晶組成的排列的納米點(diǎn)組成。在又一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，納米點(diǎn)的80％與器件層的法線(xiàn)在60度內(nèi)排列。根據(jù)本發(fā)明的電子器件可以用于選自包括光伏器件、平板顯示器、熱光伏器件、鐵電器件、發(fā)光二極管器件、計(jì)算機(jī)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器器件、基于磁阻的器件、基于光致發(fā)光的器件、非易失性存儲(chǔ)器器件、介電器件、熱電器件和量子點(diǎn)激光器件的組的應(yīng)用。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，電子器件具有大于50平方英寸的面積。在又進(jìn)一步的優(yōu)選的實(shí)施方案中，電子器件具有大于113平方英寸的面積。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的電子器件可以包括至少一種選自包括以下的組的器件：雙端頭器件，例如二極管；三端頭器件，例如晶體管、晶閘管或整流器；以及多端頭器件，例如微處理器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器或電荷耦合器件(charge-coupleddevice)。附圖簡(jiǎn)述通過(guò)對(duì)以下的詳述和附圖的反復(fù)閱讀，將實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明以及其特征和益處的更完全的理解，在附圖中：圖1示出了本發(fā)明中所關(guān)心的織構(gòu)的理想化的示意圖。示出了兩種類(lèi)型的織構(gòu)，即{110}<100>織構(gòu)和{100}<100>織構(gòu)。在這兩種織構(gòu)中，[100]方向都平行于前面的軋制方向。然而，在一種情況下，{110}面平行于帶材的表面，并且在其他情況下，{100}面平行于帶材的表面。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)的各種實(shí)施方案的以橫截面形式的理想化的示意圖。圖2的(A)部分示出了最基本的結(jié)構(gòu)，即具有{110}<100>的再結(jié)晶織構(gòu)的柔性的金屬或合金襯底，以及包括單一層或多層的外延的半導(dǎo)體層。圖2的(B)部分示出了具有{110}<100>的再結(jié)晶織構(gòu)的柔性的金屬或合金襯底，以及單一的或多重的外延的緩沖層以及包括單一層或多層的外延的半導(dǎo)體。圖2的(C)部分示出了具有{110}<100>的再結(jié)晶織構(gòu)的柔性的金屬或合金襯底，以及單一的或多重的外延的緩沖層、外延半導(dǎo)體模板層以及包括單一層或多層的外延的半導(dǎo)體。圖2的(D)部分示出了具有{110}<100>的再結(jié)晶織構(gòu)的柔性的金屬或合金襯底，以及單一的或多重的外延的緩沖層、外延半導(dǎo)體模板層、包括單一層或多層的外延的半導(dǎo)體以及作為接觸層或保護(hù)層的覆蓋層。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的含有外延的pn結(jié)的電子器件的以橫截面形式的理想化的示意圖，其中pn結(jié)平行于襯底表面。圖3示出了包括以下的器件：柔性的、晶狀的、晶體學(xué)上有織構(gòu)的金屬或合金襯底，以及可選擇的、外延的單一或多重緩沖層、可選擇的外延的半導(dǎo)體模板層或分等級(jí)的半導(dǎo)體模板層以向在緩沖層上方的器件層提供改進(jìn)的晶格匹配、在頂部緩沖層或可選擇的半導(dǎo)體模板層上的外延的p型和n型半導(dǎo)體層、透明導(dǎo)體層和有金屬網(wǎng)格線(xiàn)的防反射覆層。如圖2所示的這樣的器件的一個(gè)用途是用于太陽(yáng)能發(fā)電。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案的以橫截面形式的理想化的示意圖。圖示出了具有{110}<100>的一次再結(jié)晶織構(gòu)或二次再結(jié)晶織構(gòu)的柔性的、晶狀的、金屬或合金襯底；單一或多重緩沖層，其中至少頂部緩沖層具有{100}<100>織構(gòu)或45°旋轉(zhuǎn)的{100}<100>織構(gòu)；可選擇的、外延半導(dǎo)體模板層或分等級(jí)的半導(dǎo)體模板層以向在緩沖層上方的器件層提供改進(jìn)的晶格匹配以及最后地，外延半導(dǎo)體器件層，其為單一層或多層，并且選自包括但不限于基于間接帶隙半導(dǎo)體、直接帶隙半導(dǎo)體和多帶隙半導(dǎo)體的層的組。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的含有外延的、有織構(gòu)的pn結(jié)的電子器件的以橫截面形式的理想化的示意圖，其中pn結(jié)平行于襯底表面。圖2示出了包括以下的器件：具有{110}<100>的一次再結(jié)晶織構(gòu)或二次再結(jié)晶織構(gòu)的柔性的、晶狀的、金屬或合金襯底；可選擇的、外延的單一或多重緩沖層；可選擇的外延半導(dǎo)體模板層或分等級(jí)的半導(dǎo)體模板層，以向在緩沖層上方的器件層提供改進(jìn)的晶格匹配；在頂部緩沖層或可選擇的半導(dǎo)體模板層上的有織構(gòu)的外延的p型和n型半導(dǎo)體層；透明導(dǎo)體層和有金屬網(wǎng)格線(xiàn)的防反射覆層。如圖5所示的這樣的器件的一個(gè)用途是用于太陽(yáng)能發(fā)電。圖6的(A)部分示出了簡(jiǎn)單的主動(dòng)矩陣有機(jī)發(fā)光二極管(active-matrixorganiclightemittingdiode)(AMOLED)的理想化示意圖。圖6的(B)部分示出了根據(jù)本發(fā)明的含有三個(gè)電池的多結(jié)電池的理想化的示意圖。在典型的多結(jié)電池中，有不同的帶隙的各個(gè)電池被堆疊在彼此上方。各個(gè)電池以使日光首先照射在具有最大的帶隙的材料上的方式堆疊。未在第一個(gè)電池中被吸收的光子被傳輸至第二個(gè)電池，然后第二個(gè)電池吸收剩余的太陽(yáng)幅射的能量較高的部分，同時(shí)對(duì)能量較低的光子保持透過(guò)。這些選擇性吸收過(guò)程持續(xù)，直到到達(dá)最終的具有最小的帶隙的電池。大體上，多結(jié)器件是各個(gè)單結(jié)電池的以帶隙(Eg)的遞減順序的堆疊。頂部電池捕獲高能光子，并且把其余的光子傳遞下去以被帶隙較低的電池吸收。圖7示出了某些已經(jīng)在文獻(xiàn)中報(bào)告的多結(jié)電池的橫截面。示意圖示出了太陽(yáng)的光譜中的由多結(jié)電池捕獲的部分以及這些電池的全部接近40％的預(yù)期的轉(zhuǎn)換效率。圖7的(A)部分示出了GaInP(Eg＝eV)/GaAs(1.4eV)/Ge(0.7eV)的三結(jié)電池；圖7的(B)部分示出了GaInP(Eg＝eV)/GaInAs(1.25eV)/Ge(0.7eV)的三結(jié)電池；以及圖7的(C)部分示出了GaInP(Eg＝eV)/GaAs(1.4eV)/GaInAs(1.25eV)/Ge(0.7eV)的四結(jié)電池。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的含有兩種有織構(gòu)的、外延的pn結(jié)的多結(jié)電子器件的以橫截面形式的理想化的示意圖，其中pn結(jié)平行于基于圖5所示的器件的襯底表面。圖8示出了包括以下的器件：具有{110}<100>的一次再結(jié)晶織構(gòu)或二次再結(jié)晶織構(gòu)的柔性的、晶狀的、金屬或合金襯底；可選擇的、外延的單一或多重緩沖層；可選擇的外延半導(dǎo)體模板層或分等級(jí)的半導(dǎo)體模板層，以向在緩沖層上方的器件層提供改進(jìn)的晶格匹配；包括pn結(jié)的有織構(gòu)的外延的底部電池；隧道結(jié)；包括pn結(jié)的頂部電池；透明導(dǎo)體層；防反射覆層和金屬網(wǎng)格線(xiàn)。如圖8所示的這樣的器件的一個(gè)用途是用于太陽(yáng)能發(fā)電。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的含有三個(gè)有織構(gòu)的pn結(jié)的多結(jié)電子器件的以橫截面形式的理想化的示意圖，其中pn結(jié)平行于襯底表面。圖9示出了包括以下的器件：具有{110}<100>的一次再結(jié)晶織構(gòu)或二次再結(jié)晶織構(gòu)的柔性的、晶狀的、金屬或合金襯底；可選擇的、外延的單一或多重緩沖層；可選擇的外延半導(dǎo)體模板層或分等級(jí)的半導(dǎo)體模板層，以向在緩沖層上方的器件層提供改進(jìn)的晶格匹配；包括pn結(jié)的有織構(gòu)的外延的底部電池；隧道結(jié)；包括pn結(jié)的中部電池；隧道結(jié)；包括pn結(jié)的頂部電池；透明導(dǎo)體層；防反射覆層和金屬網(wǎng)格線(xiàn)。如圖9所示的這樣的器件的一個(gè)用途是用于太陽(yáng)能發(fā)電。圖10示出了如圖1-5和圖8-9中描繪的電子器件的以橫截面形式的理想化的示意圖，其中緩沖層堆疊包括很多薄緩沖層，以向在頂部緩沖模板上生長(zhǎng)的半導(dǎo)體層提供良好的晶格匹配。這被稱(chēng)為用于向半導(dǎo)體提供良好的晶格匹配以最小化半導(dǎo)體層中的缺陷密度的“在組成上分等級(jí)的緩沖途徑”。圖11示出了如圖1-10中描繪的電子器件的以橫截面形式的理想化的示意圖，其中半導(dǎo)體模板層包括很多薄層，以向半導(dǎo)體器件層或包括pn結(jié)并且在半導(dǎo)體模板層的上方生長(zhǎng)的第一電池提供良好的晶格匹配。這被稱(chēng)為用于向半導(dǎo)體器件層提供良好的晶格匹配以進(jìn)一步最小化半導(dǎo)體器件層中的缺陷密度的“分等級(jí)的半導(dǎo)體途徑”。圖12示出了如圖1-11中描繪的電子器件的以橫截面形式的理想化的示意圖，其中緩沖層堆疊包括很多薄緩沖層，以向在頂部緩沖模板上生長(zhǎng)的半導(dǎo)體模板層提供良好的晶格匹配。此外，半導(dǎo)體模板層包括很多薄層，以向半導(dǎo)體器件層或包括pn結(jié)并且在半導(dǎo)體模板層的上方生長(zhǎng)的第一電池提供良好的晶格匹配。這被稱(chēng)為用于向半導(dǎo)體器件層提供良好的晶格匹配以最小化該層中的缺陷密度的“分等級(jí)的緩沖途徑”和“分等級(jí)的半導(dǎo)體途徑”的組合。圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)的各種實(shí)施方案的以橫截面形式的理想化的示意圖。圖13的(A)部分示出了柔性的、晶狀的、{110}<100>織構(gòu)的金屬或合金襯底；在襯底上方的外延的且可選擇地分等級(jí)的立方氧化物、氮化物、硼化物、氟化物、硅化物或鍺化物(geraminucide)緩沖層、外延半導(dǎo)體模板層或分等級(jí)的模板層和外延半導(dǎo)體器件層。圖13的(B)部分示出了柔性的、晶狀的、{110}<100>織構(gòu)的金屬或合金襯底；外延的且可選擇地分等級(jí)的金屬或合金層、在襯底上方的外延的且可選擇地分等級(jí)的立方氧化物、氮化物、硼化物、氟化物、硅化物或鍺化物緩沖層、外延半導(dǎo)體模板層或分等級(jí)的模板層和外延半導(dǎo)體器件層。圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的含有晶體學(xué)上有織構(gòu)的半導(dǎo)體器件的電子器件的以橫截面形式的理想化的示意圖。器件包括柔性的、{110><100>織構(gòu)的基于Fe、Mo、Nb、Cr或W的金屬或合金襯底；可選擇的、外延的緩沖層；可選擇的外延半導(dǎo)體模板層或外延的分等級(jí)的半導(dǎo)體模板層；Si和/或Ge的晶體學(xué)上有織構(gòu)的外延層；晶體學(xué)上有織構(gòu)的、外延的GaAs型層；晶體學(xué)上有織構(gòu)的、外延的InGaP型層；透明導(dǎo)體層和可選擇的防反射敷層和金屬網(wǎng)格線(xiàn)。示意圖形成器件的一般的基礎(chǔ)。人們可以設(shè)想在該多層堆疊中的另外的半導(dǎo)體層或結(jié)和/或緩沖層。這樣的器件的一個(gè)用途是用于太陽(yáng)能發(fā)電。圖15示出了{(lán)110}<100>織構(gòu)的Fe-3at％Si襯底的光學(xué)的偏光顯微照片。從旁邊的對(duì)顯微照片的標(biāo)尺可以推斷出襯底中的大晶粒度。由于許多晶粒具有一個(gè)在1英寸的范圍內(nèi)的維度，可以推斷出超過(guò)1cm的平均晶粒度。圖16示出了圖15所示的襯底的織構(gòu)。圖16的A部分示出了(200)極像圖并且圖16的B部分示出了相應(yīng)的(110)極像圖。僅存在單一的相應(yīng)于{110}<100>織構(gòu)的織構(gòu)。這意味著{110}面平行于襯底的表面，并且[100]方向也在襯底的面中排列。該圖所示的織構(gòu)表明了具有鑲嵌的實(shí)質(zhì)上大的單晶。圖17的(A)部分示出了復(fù)合襯底的以橫截面形式的理想化的示意圖，所述復(fù)合襯底含有無(wú)晶體學(xué)織構(gòu)的或未排列的底部，并且有{110}<100>織構(gòu)的或排列的頂表面，使得該層中的所有晶粒在所有方向在10度內(nèi)排列。圖17的(B)部分示出了復(fù)合襯底的以橫截面形式的理想化的示意圖，所述復(fù)合襯底含有無(wú)晶體學(xué)織構(gòu)的或未排列的中心，并且有{110}<100>織構(gòu)的或排列的頂表面和底表面，使得該層中的所有晶粒在所有方向在10度內(nèi)排列。圖18示出了有在有外延的緩沖的雙軸織構(gòu)的襯底上外延生長(zhǎng)的BZO的自組裝納米點(diǎn)的0.2μm厚的YBa2Cu3Ox(YBCO)層的橫截面透射電子顯微鏡(TEM)圖像。在YBCO層內(nèi)可以看到BaZrO3(BZO)的自組裝納米點(diǎn)的柱。柱垂直于YBCO的由YBCO層中的平行的晶格條紋表示的ab面，并且平行于YBCO的c軸。圖中的黑色箭頭示出了BZO的自組裝納米點(diǎn)的柱中的某些的位置。圖19示出了在襯底上外延生長(zhǎng)的器件層內(nèi)的自組裝的或有序的納米點(diǎn)的以橫截面形式的理想化的示意圖。在這種情況下，發(fā)生納米點(diǎn)的有序排列，使得形成納米點(diǎn)的垂直柱。圖20示出了在襯底上外延生長(zhǎng)的器件層內(nèi)的自組裝的或有序的納米點(diǎn)的以橫截面形式的理想化的示意圖。在這種情況下，可以以某種方式發(fā)生納米點(diǎn)的有序排列，從而形成納米點(diǎn)的傾斜的柱。圖21示出了在襯底上外延生長(zhǎng)的器件層內(nèi)的自組裝的或有序的納米點(diǎn)的理想化的示意圖。在這種情況下，納米點(diǎn)的有序排列是豎直的，然而納米點(diǎn)具有如所示的向自身的彎曲。優(yōu)選的實(shí)施方案的詳述本發(fā)明涉及大面積的、柔性的、晶體學(xué)上有織構(gòu)的、具有高性能的基于半導(dǎo)體的電子器件的制造。本發(fā)明也使這樣的器件的使用卷盤(pán)到卷盤(pán)沉積(reel-to-reeldeposition)進(jìn)行的連續(xù)制造成為可能。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)的各種實(shí)施方案的以橫截面形式的理想化的示意圖。[100]或[110]織構(gòu)的半導(dǎo)體對(duì)于實(shí)現(xiàn)高器件性能是有用的。單軸織構(gòu)的金屬或合金模板可以通過(guò)熱機(jī)械加工技術(shù)，例如軋制并且退火、壓制或沖壓并且退火、鍛造并且退火、拉制并且退火以及擠鍛并且退火，來(lái)制造。這些變形和退火步驟的組合也可以用于使用例行實(shí)驗(yàn)來(lái)制造具有銳利度以及明確的面外單軸織構(gòu)以及大平均晶粒度的金屬或合金襯底。對(duì)于所有的熱機(jī)械加工途徑來(lái)說(shuō)，我們?cè)诒景l(fā)明或本專(zhuān)利申請(qǐng)中指出的晶體學(xué)織構(gòu)是退火的再結(jié)晶織構(gòu)并且不是變形織構(gòu)?！白冃慰棙?gòu)”是在機(jī)械變形時(shí)在金屬和合金中發(fā)展成的晶體學(xué)織構(gòu)，并且變形的過(guò)程得到塑性變形的晶粒。變形織構(gòu)也可以具有很大的銳利度并且可以是雙軸的，并且具有立方材料中的某些特定的取向。關(guān)于金屬和合金中的可以由機(jī)械變形產(chǎn)生的典型的變形織構(gòu)的細(xì)節(jié)可以在以下教科書(shū)中找到：“StructureofMetals(金屬的結(jié)構(gòu))”，作者CharlesBarrett和T.B.Massalski，第三版，Pergamon出版社，1980，第541-566頁(yè)；“Recrystallisationandrelatedannealingphenomena(再結(jié)晶和相關(guān)的退火現(xiàn)象)”，作者FJHumphreys、MHatherly，由Elsevier出版，2004年，第43-54頁(yè)。再結(jié)晶是一種已變形的晶粒被一組新的成核且生長(zhǎng)直到最初的晶粒已經(jīng)全部被消耗的未變形的晶粒代替的過(guò)程。再結(jié)晶的詳細(xì)的定義可以從本領(lǐng)域的文獻(xiàn)獲得，或從在線(xiàn)免費(fèi)百科全書(shū)Wikipedia的網(wǎng)址http://en.wikipedia.org/wiki/Recrystallization(metallurgy)獲得。經(jīng)過(guò)再結(jié)晶的過(guò)程的晶體學(xué)織構(gòu)被稱(chēng)為再結(jié)晶織構(gòu)。關(guān)于如何可以通過(guò)熱機(jī)械加工產(chǎn)生退火或再結(jié)晶織構(gòu)的細(xì)節(jié)可以在下列書(shū)中找到：題目為“Recrystallisationandrelatedannealingphenomena(再結(jié)晶和相關(guān)的退火現(xiàn)象)”，作者FJHumphreys、MHatherly，由Elsevier出版，2004年，第327-415頁(yè)；“StructureofMetals(金屬的結(jié)構(gòu))”，作者CharlesBarrett和T.B.Massalski，第三版，Pergamon出版社，1980，第568-582頁(yè)；書(shū)中指出的所有參考文獻(xiàn)也作為相關(guān)參考文獻(xiàn)并入。關(guān)于形成單軸織構(gòu)、雙軸織構(gòu)和三軸再結(jié)晶織構(gòu)的方式的細(xì)節(jié)可以在上述書(shū)中找到。特別地，關(guān)于在立方、面心和體心的金屬和合金中形成[100]或[110]再結(jié)晶織構(gòu)的方式的細(xì)節(jié)在書(shū)中詳細(xì)地討論。在本發(fā)明中，晶體學(xué)上有織構(gòu)的且充分地再結(jié)晶的金屬和合金是被特別關(guān)心的。這是因?yàn)橐呀?jīng)被軋制的且有織構(gòu)的金屬和合金的表面不容易被用于其他材料的外延生長(zhǎng)。此外，通常的變形織構(gòu)不具有用于通過(guò)合適的緩沖層與半導(dǎo)體結(jié)合的期望的結(jié)晶取向。緩沖層用于提供化學(xué)阻擋層和半導(dǎo)體層在其上生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)模板。需要化學(xué)阻擋層以防止元素從金屬/合金或陶瓷襯底向半導(dǎo)體層的擴(kuò)散。緩沖層可以選自包括金屬、合金、氮化物、硼化物、氧化物、氟化物、碳化物、硅化物或其組合的組。緩沖層可以是相應(yīng)于MN的組成的氮化物緩沖層，其中N是氮并且M選自包括Ti、Ce、Y、Zr、Hf、V、Nb、Nd、La和Al及其組合的組。緩沖層可以是選自包括以下的組的氧化物緩沖層：γ-Al2O3(Al2O3的立方形式)；鈣鈦礦，例如但不限于SrTiO3、(Sr,Nb)TiO3、BaTiO3、(Ba,Ca)TiO3、LaMnO3、LaAlO3、摻雜的鈣鈦礦，例如(La,Sr)MnO3、(La,Ca)MnO3；分層鈣鈦礦，例如Bi4Ti3O12；燒綠石，例如但不限于La2Zr2O7、Ca2Zr2O7、Gd2Zr2O7；螢石，例如Y2O3、YSZ；巖鹽氧化物，例如但不限于MgO；尖晶石，例如但不限于MgAl2O4。緩沖層也可以包括有化學(xué)式MNxOy(1<x、y>0)的氮化物和氧化物的混合物，其中N是氮并且O是氧，并且M選自包括Ti、Ce、Y、Zr、Hf、V、Nb、Nd、La和Al及其組合的組。需要包括緩沖層的結(jié)構(gòu)模板，以獲得與正在生長(zhǎng)的半導(dǎo)體層的良好的晶格匹配，從而最小化半導(dǎo)體層中的缺陷密度。在某些情況下，在半導(dǎo)體器件層之前使用另外的半導(dǎo)體模板層。該半導(dǎo)體模板層也用于向半導(dǎo)體器件層提供更好的晶格匹配。頂部緩沖層的另一個(gè)功能是提供穩(wěn)定的、平滑的并且致密的表面，以使半導(dǎo)體層在該表面上生長(zhǎng)。緩沖層表面可以以化學(xué)手段或熱手段調(diào)節(jié)。在化學(xué)調(diào)節(jié)中，使用以氣態(tài)或溶液形式的一種或多種化學(xué)物質(zhì)改性緩沖層的表面。在熱調(diào)節(jié)中，緩沖層被加熱至發(fā)生表面重構(gòu)的高溫。表面調(diào)節(jié)也可以使用標(biāo)準(zhǔn)的且已發(fā)展成熟的技術(shù)，即等離子蝕刻和反應(yīng)離子蝕刻來(lái)完成(見(jiàn)，例如，SiliconprocessingfortheVSLIEra(超大規(guī)模集成電路時(shí)代的硅處理)，第1卷，S.Wolf和R.N.Tanber編輯，第539-574頁(yè)，Lattice出版社，SunsetPark，CA，1986)。圖1中所述的[100]或[110]織構(gòu)的半導(dǎo)體器件層可以選自包括但不限于基于以下的那些半導(dǎo)體器件層的組：間接帶隙半導(dǎo)體，例如Si、Ge、GaP；直接帶隙半導(dǎo)體，例如CdTe、CuInGaSe2(CIGS)、GaAs、AlGaAs、GaInP和AlInP；多頻帶半導(dǎo)體，例如像Zn1-yMnyOxTe1-x的II-O-VI材料，以及III-N-V多頻帶半導(dǎo)體，例如GaNxAs1-x-yPy，以及其組合。這包括半導(dǎo)體層中用于獲得所需要的n型或p型半導(dǎo)電性質(zhì)的其他材料的微量摻雜劑?！爸苯印薄ⅰ伴g接”和“多頻帶”半導(dǎo)體的定義可以從本領(lǐng)域的文獻(xiàn)獲得，或從在線(xiàn)免費(fèi)百科全書(shū)Wikipedia(http://en.wikipedia.org/wiki/MainPage)獲得。例如，如Wikipedia中聲明的，直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體的定義是，“在半導(dǎo)體物理學(xué)中，直接帶隙意指在動(dòng)量空間中導(dǎo)帶的最小值直接位于價(jià)帶的最大值的上方。在直接帶隙半導(dǎo)體中，在導(dǎo)帶最小值處的電子可以直接與在價(jià)帶最大值處的空穴結(jié)合，同時(shí)保持動(dòng)量。跨越帶隙的復(fù)合的能量將以光的光子的形式發(fā)射。這就是輻射復(fù)合，也稱(chēng)為自發(fā)發(fā)射。在諸如晶體硅的間接帶隙半導(dǎo)體中，導(dǎo)帶最小值和價(jià)帶最大值的動(dòng)量不相同，所以跨越帶隙的直接躍遷不保持動(dòng)量并且是被禁止的。復(fù)合發(fā)生在有允許動(dòng)量守恒的第三方，例如聲子或結(jié)晶缺陷，作為媒介時(shí)。這些復(fù)合將經(jīng)常釋放作為聲子而非光子的帶隙能量，并且從而不發(fā)射光。因此，來(lái)自間接半導(dǎo)體的光發(fā)射非常低效和微弱。具有改進(jìn)來(lái)自間接半導(dǎo)體的光發(fā)射的新技術(shù)。參見(jiàn)間接帶隙，以獲得解釋。直接帶隙半導(dǎo)體的主要的例子是砷化鎵，一種通常在激光二極管中使用的材料?！痹诒景l(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，制品中的所述半導(dǎo)體層是主要由來(lái)自元素周期表的兩個(gè)或更多個(gè)不同族的元素組成的化合物半導(dǎo)體，包括：第III族(B、Al、Ga、In)和第V族(N、P、As、Sb、Bi)的化合物，例如化合物AlN、AlP、AlAs、GaN、GaP、GaAs、InP、InAs、InSb、AlInGaP、AlGaAs、InGaN等，以及第II族(Zn、Cd、Hg)和第VI族(O、S、Se、Te)的化合物，例如ZnS、ZnSe、ZnTe、CdTe、HgTe、CdHgTe等。除以上的二元化合物之外，也包括三元化合物(三種元素，例如InGaAs)和四元化合物(四種元素，例如InGaAsP)。制品中的半導(dǎo)體層也可以包括相同的族內(nèi)的元素的元素半導(dǎo)體或合金，例如SiC和SiGe，或包括元素周期表的第IB族、第IIIA族和第VIA族的元素的化合物半導(dǎo)體，例如銅、銦、鎵、鋁、硒和硫的合金。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的含有外延的、有織構(gòu)的pn結(jié)的電子器件的以橫截面形式的理想化的示意圖，其中pn結(jié)平行于襯底表面。圖2示出了包括以下的器件：與圖1所示的襯底相似的柔性的、晶狀的、晶體學(xué)上有織構(gòu)的金屬或合金襯底；也與圖1所示的緩沖層相似的晶體學(xué)上有織構(gòu)的單一或多重緩沖層；可選擇的外延的半導(dǎo)體模板層或分等級(jí)的半導(dǎo)體模板層，以向在緩沖層上方的器件層提供改進(jìn)的晶格匹配；在頂部緩沖層或可選擇的半導(dǎo)體模板層上的有織構(gòu)的、外延的p型和n型半導(dǎo)體層；透明導(dǎo)體層；和有金屬網(wǎng)格線(xiàn)的防反射覆層。p型半導(dǎo)體通過(guò)實(shí)施摻雜過(guò)程來(lái)獲得，在摻雜過(guò)程中，某些類(lèi)型的原子被結(jié)合入半導(dǎo)體中，以提高自由的(在這種情況下，正的)電荷載體的數(shù)量。當(dāng)摻雜材料被加入時(shí)，摻雜材料從半導(dǎo)體原子帶走(接受)弱束縛的(weakly-bound)外層電子。這種類(lèi)型的摻雜劑也稱(chēng)為受體材料(acceptormaterial)，并且已經(jīng)失去電子的半導(dǎo)體原子被稱(chēng)為空穴。p型摻雜的目的是產(chǎn)生豐富的空穴。對(duì)于硅的情況，用三價(jià)原子(通常來(lái)自元素周期表的第IIIA族，例如硼或鋁)代替進(jìn)入晶格中。結(jié)果是從對(duì)于硅晶格來(lái)說(shuō)正常的四個(gè)共價(jià)鍵中的一個(gè)失去一個(gè)電子。從而，摻雜劑原子可以從毗鄰的原子的共價(jià)鍵接受電子以使第四個(gè)鍵完整。這樣的摻雜劑被稱(chēng)為受體。摻雜劑原子接受電子，導(dǎo)致從毗鄰的原子的一個(gè)鍵的一半的損失，并且導(dǎo)致“空穴”的形成。每個(gè)空穴與附近的負(fù)電荷的摻雜劑離子相關(guān)聯(lián)，并且半導(dǎo)體作為整體保持電中性。然而，一旦每個(gè)空穴已經(jīng)在點(diǎn)陣中形成，那么在所述空穴的位置處的原子中的一個(gè)質(zhì)子將是“暴露”的，并且再不會(huì)被電子中和。因此，空穴起一定量的正電荷的作用。當(dāng)加入了足夠大數(shù)量的受主原子時(shí)，空穴的數(shù)量很大地超過(guò)被熱激發(fā)的電子的數(shù)量。因此，空穴是占多數(shù)的載體，而電子是p型材料中占少數(shù)的載體。n型半導(dǎo)體通過(guò)實(shí)施摻雜過(guò)程來(lái)獲得，即通過(guò)向四價(jià)半導(dǎo)體(valence-foursemiconductor)加入五價(jià)元素(valence-fiveelement)的雜質(zhì)，以增加自由的(在這種情況下，負(fù)的)電荷載體的數(shù)量。當(dāng)摻雜材料被加入時(shí)，摻雜材料向半導(dǎo)體原子放棄(給出)弱束縛的外層電子。這種類(lèi)型的摻雜劑也稱(chēng)為供體材料(donormaterial)，因?yàn)槠浞艞壛似潆娮又械哪承?。n型摻雜的目的是在材料中產(chǎn)生豐富的可移動(dòng)的或“載體”電子。為了幫助理解實(shí)現(xiàn)n型摻雜的方式，考慮硅(Si)的情況。Si原子具有四個(gè)價(jià)電子，其中每個(gè)與四個(gè)毗鄰的Si原子中的一個(gè)形成共價(jià)鍵。如果有五個(gè)價(jià)電子的原子，例如磷(P)、砷(As)或銻(Sb)，被結(jié)合入晶格代替Si原子，則該原子將具有四個(gè)共價(jià)鍵和一個(gè)游離的電子。該額外的電子僅與原子微弱地結(jié)合，并且可以被容易地激發(fā)入導(dǎo)帶中。在常溫，基本上所有這樣的電子都被激發(fā)入導(dǎo)帶中。由于這些電子的激發(fā)不導(dǎo)致空穴的形成，所以在這樣的材料中電子的數(shù)量遠(yuǎn)超出空穴的數(shù)量。在這種情況下，電子是占多數(shù)的載體，并且空穴是占少數(shù)的載體。因?yàn)槲咫娮釉泳哂蓄~外的電子可“給出”，所以它們被稱(chēng)作供體原子。因此，可以通過(guò)元素的合適的摻雜來(lái)制造p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體。圖2中的器件涉及p-n結(jié)，其中結(jié)平行于襯底表面。p型層和n型層的結(jié)合被稱(chēng)為單電池。圖2所示的這種器件僅是可以基于本發(fā)明制造的可能的器件結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單的例子。這樣的器件的可能的用途是作為把日光轉(zhuǎn)化為電能的太陽(yáng)能電池或光伏電池?？梢愿淖儗樱磒型或n型，的順序。此外，在某些情況下，包括其中過(guò)量的可移動(dòng)空穴濃度非常大的p+層可能是期望的。相似地，可以沉積n+層。這樣的層也可以用于制造器件中的電觸點(diǎn)。圖1和圖2所示的基本結(jié)構(gòu)可以用于制造大范圍的電子器件，例如光伏器件、平板顯示器、熱光伏器件、鐵電器件、發(fā)光二極管器件、計(jì)算機(jī)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器器件、基于磁阻的器件、基于光致發(fā)光的器件、非易失性存儲(chǔ)器器件、介電器件、熱電器件和量子點(diǎn)激光器件?？梢匀菀椎卦O(shè)想的電子器件是雙端頭器件，例如二極管；三端頭器件，例如晶體管、晶閘管或整流器；以及多端頭器件，例如微處理器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器或電荷耦合器件。最令人激動(dòng)的應(yīng)用中的某些是在光伏電池或太陽(yáng)能電池中以及用于顯示器，例如薄膜晶體管。在這兩個(gè)領(lǐng)域中，已經(jīng)有在金屬襯底上使用薄膜的趨勢(shì)。然而，對(duì)于這些情況，半導(dǎo)體是無(wú)定形的或多晶的，并且因此有比從相同的半導(dǎo)體的單晶器件獲得的性能低的性能。力學(xué)上柔性的電子儀器具有在物理的和力學(xué)的限制不允許使用剛性襯底之處實(shí)現(xiàn)新型的應(yīng)用的潛力。此外，使用柔性的襯底，可以設(shè)想與有顯著地高于正常的分立的半導(dǎo)體器件制造的處理量的印刷機(jī)相似的滾動(dòng)式制造(roll-to-rollmanufacturing)。在上文提到的應(yīng)用中的某些中，存在相比其他半導(dǎo)體器件的相對(duì)寬松的器件要求。三軸織構(gòu)的近似單晶的半導(dǎo)體層和器件在大面積的柔性的金屬、合金和陶瓷襯底上的結(jié)合可以極大改變這些領(lǐng)域中的這些應(yīng)用。在柔性的襯底上的單晶器件將得到有高效率的光伏電池和有更高的電子遷移率的薄膜晶體管(TFT)。在柔性的金屬或合金箔上制造TFT電路引起了極大關(guān)注。見(jiàn)，例如，ThesisS.D.和WagnerS.,“Amorphoussiliconthin-filmtransistorsonsteelfoilsubstrates(鋼箔襯底上的非晶硅薄膜晶體管),”IEEEElectronDeviceLett.,vol.17,no.12,pp.578-580,Dec.1996；SerikawaT.和OmataF.,“High-mobilitypoly-SiTFT'sfabricatedonflexiblestainlesssteelsubstrates(在柔性不銹鋼襯底上制造的高遷移率多晶硅TFT),”IEEEElectronDeviceLett.,vol.20,no.11,pp.574-576,Nov.1999；AfentakisT.和HatalisM.,“Highperformancepolysiliconcircuitsonthinmetalfoils(薄金屬箔上的高性能多晶硅電路),”P(pán)roc.SPIE,vol.5004,pp.122-126,2003；HowellR.S.,StewartM.,KarnikS.V.,SahaS.K.和HatalisM.K.,IEEEElectronDeviceLett.,vol.21,no.2,pp.70-72,Feb.2000。在所有這四篇論文中，結(jié)果是有取向的多晶的或非晶的Si層。在使用多晶Si的大多數(shù)情況下，多晶Si是Si的激光晶化層。Si的非晶層首先被沉積至襯底上，然后是結(jié)晶步驟。也可以使用提供高加熱速率的紅外燈來(lái)完成該結(jié)晶?？梢允褂孟嗨频倪^(guò)程制造本發(fā)明公開(kāi)的在襯底上的外延硅。這種首先沉積非晶Si的前驅(qū)物膜然后進(jìn)行后續(xù)的結(jié)晶步驟的過(guò)程被稱(chēng)為“非原位(ex-situ)”過(guò)程。晶體硅也可以在高溫下直接外延沉積在近似單晶的襯底上。在柔性的金屬、合金和陶瓷襯底上的三軸織構(gòu)的單晶器件將得到有比可以使用非取向的硅制造的薄膜晶體管的電子遷移率高的電子遷移率的薄膜晶體管(TFT)，并且因此真正地具有極大改變這種應(yīng)用的潛力。先進(jìn)的平板顯示器，包括主動(dòng)矩陣液晶顯示器(LCD)(activematrixliquidcrystaldisplay)，已經(jīng)主要使用厚玻璃作為襯底，厚玻璃提供透明度和穩(wěn)定性方面的優(yōu)點(diǎn)，但是非常脆弱且沉重。本文提出的襯底將是堅(jiān)固的且重量輕的，并且由于器件層是三軸織構(gòu)的或近似單晶的，該襯底將具有比剛性玻璃襯底上可能有的那些性能優(yōu)異得多的性能。平板顯示器應(yīng)用的范圍很廣，并且包括計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、電視、大型電子廣告牌、手機(jī)、計(jì)算器和在整套的電子消費(fèi)品上的顯示屏。對(duì)于便攜式顯示器、主動(dòng)矩陣液晶顯示器(AMLCD)和主動(dòng)矩陣有機(jī)發(fā)光二極管(AMOLED)，使用在玻璃上的低溫處理的多晶Si正在被廣泛地考慮用于大規(guī)模應(yīng)用。主動(dòng)矩陣OLED(AMOLED)顯示器由有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)像素組成，其中有機(jī)發(fā)光二極管像素已經(jīng)被沉積或結(jié)合到薄膜晶體管(TFT)陣列上，以形成在被電激發(fā)時(shí)發(fā)光的像素矩陣。與被動(dòng)矩陣OLED顯示器相反，如果電是逐行分布的，那么主動(dòng)矩陣TFT后面板作為控制流動(dòng)通過(guò)每個(gè)OLED像素的電流的量的開(kāi)關(guān)的陣列。TFT陣列連續(xù)地控制流向像素的電流，以信號(hào)控制每個(gè)像素發(fā)光的亮度。通常，這種連續(xù)的電流由在每個(gè)像素的至少兩個(gè)TFT控制，一個(gè)開(kāi)始和停止存儲(chǔ)電容器的充電，并且第二個(gè)向像素提供產(chǎn)生恒定電流所需要的水平的電壓源。因此，AMOLED始終運(yùn)行(即，用于整個(gè)幀掃描)，避免了對(duì)被動(dòng)矩陣運(yùn)行所需要的非常高的電流的需要。用于制造TFT陣列的多晶硅后面板技術(shù)是當(dāng)今的用于OLED的首選技術(shù)(technology-of-choice)，因?yàn)槠涮峁M(mǎn)足OLED電流驅(qū)動(dòng)要求的合理的遷移率(見(jiàn)，例如，AfentakisT.,HatalisM.,VoutsasT.和HartzellJ.,“Poly-siliconTFTAM-OLEDonthinflexiblemetalsubstrates(薄柔性金屬襯底上的多晶硅TFTAM-OLED),”P(pán)roc.SPIE,vol.5004,pp.187-191,2003)。多晶硅技術(shù)還允許驅(qū)動(dòng)電路直接在襯底上的結(jié)合。然而，有許多需要克服的關(guān)鍵的挑戰(zhàn)：減少多晶硅的閾電壓不均勻性，以及證明商業(yè)上可行的生產(chǎn)率。該問(wèn)題可以有望使用本發(fā)明的器件來(lái)解決，在本發(fā)明的器件中，半導(dǎo)體器件層的三軸織構(gòu)的或近似單晶的性質(zhì)將降低不均勻性并且提高生產(chǎn)率，顯著地提高遷移率并且仍然是重量輕的，因?yàn)闆](méi)有使用玻璃。圖6的(A)部分示出簡(jiǎn)單的AMOLED器件的示意圖。圖6的(A)部分，當(dāng)與圖1和2聯(lián)合時(shí)，示出了可以制造基于本發(fā)明的AMOLED的方式，其中使用本發(fā)明制造了TFT/襯底陣列。本發(fā)明公開(kāi)的器件的一個(gè)重要應(yīng)用是在光伏領(lǐng)域。圖2中示意性地示出的器件可以用作光伏電池或太陽(yáng)能電池。這些器件將是大面積的且柔性的，并且可以被放在屋頂上。柔性的太陽(yáng)能電池還對(duì)太空應(yīng)用有用，因?yàn)楣夥M件的大陣列或線(xiàn)管可以被包裹起來(lái)并且然后在太空中展開(kāi)。制造效率更高的太陽(yáng)能電池的一種方式是找到將從日光的光譜的更大的部分—從紅外線(xiàn)至可見(jiàn)光至紫外線(xiàn)—捕獲能量的材料。當(dāng)光伏材料吸收含有與其帶隙相同的量的能量的光波時(shí)，能量從光子傳遞至光伏材料。帶隙是把電子從材料的價(jià)帶推動(dòng)至電子在其中自由地流動(dòng)的導(dǎo)帶所需要的能量(Eg)。圖6的(B)部分示出了含有三個(gè)有不同的帶隙的光伏電池的器件的示意圖。這種結(jié)構(gòu)也稱(chēng)為級(jí)聯(lián)電池(cascadecell)或疊層電池(tandemcell)，這種結(jié)構(gòu)可以通過(guò)捕獲太陽(yáng)光譜的更大的部分而實(shí)現(xiàn)更高的總轉(zhuǎn)換效率。在該典型的多結(jié)電池中，具有不同的帶隙的各個(gè)電池被堆疊在彼此上方。各個(gè)電池以使日光首先照射在具有最大的帶隙的材料上的方式被堆疊。未在第一個(gè)電池中被吸收的光子被傳輸至第二個(gè)電池，然后第二個(gè)電池吸收剩余的太陽(yáng)幅射的能量較高的部分并對(duì)能量較低的光子保持透過(guò)。這些選擇性吸收過(guò)程持續(xù)，直到到達(dá)最終的具有最小的帶隙的電池。這樣的多結(jié)電池可以得到非常高的效率。多結(jié)電池的原理可以從現(xiàn)有技術(shù)獲得(MartinA.Green,KeithEmery,KlausBücher,DavidL.King,SanekazuIgari,“Solarcellefficiencytables(version11)(太陽(yáng)能電池效率表(第11版),”P(pán)rogressinPhotovoltaics:ResearchandApplications,第6卷，第1期，第35-42頁(yè)，1999年5月4日；Karam,N.H.；King,R.R.；Cavicchi,B.T.；Krut,D.D.；Ermer,J.H.；Haddad,M.；LiCai；Joslin,D.E.；Takahashi,M.；Eldredge,J.W.；Nishikawa,W.T.；Lillington,D.R.；Keyes,B.M.；Ahrenkiel,R.K.,“Developmentandcharacterizationofhigh-efficiencyGa0.5ln0.5P/GaAs/Gedual-andtriple-junctionsolarcells(高效率Ga0.5ln0.5P/GaAs/Ge雙結(jié)和三結(jié)太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā)和表征),”ElectronDevices,IEEETransactionson,Vol.46,No.10,pp.2116-2125,Oct.1999；H.Hou,K.Reinhardt,S.Kurtz,J.Gee,A.Allerman,B.Hammons,P.Chang,E.Jones,NovelInGaAsNpnjunctionforhigh-efficiencymultiple-junctionsolarcells(用于高效率多重結(jié)太陽(yáng)能電池的新型InGaAsNpn結(jié)),TheSecondWorldConferenceonPVEnergyConversion(第二屆世界PV能量轉(zhuǎn)換會(huì)議),1998,pp.3600-3603；D.Friedman,J.Geisz,S.Kurtz,J.Olson,1-eVGaInNAssolarcellsforultrahighefficiencymultijunctiondevices(用于超高效率多結(jié)器件的1-eVGaInNAs太陽(yáng)能電池),第二屆國(guó)際PV能量轉(zhuǎn)換會(huì)議,1998,pp.3-7；T.V.Torchynska和G.Polupan,“Highefficiencysolarcellsforspaceapplications(用于空間應(yīng)用的高效率太陽(yáng)能電池),”SuperficiesyVacio17(3),21-25,2004年9月；R.McConnell和M.Symko-Davies,“DOEHighPerformanceConcentratorPVProject(DOE高性能聚光器PV工程),”InternationalConferenceonSolarConcentratorsfortheGenerationofElectricityorHydrogen(關(guān)于用于發(fā)電或制氫的太陽(yáng)聚光器的國(guó)際會(huì)議),1-5May2005,Scottsdale,Arizona,NREL/CD-520-38172)。圖7示出了某些已經(jīng)在文獻(xiàn)中報(bào)告的多結(jié)電池的橫截面。示意圖示出了太陽(yáng)的光譜中的被多結(jié)電池捕獲的部分以及這些電池的全部接近40％的預(yù)期的轉(zhuǎn)換效率。圖7的(A)部分示出了GaInP(Eg＝eV)/GaAs(1.4eV)/Ge(0.7eV)的三結(jié)電池；圖7的(B)部分示出了GaInP(Eg＝eV)/GaInAs(1.25eV)/Ge(0.7eV)的三結(jié)電池；以及圖7的(C)部分示出了GaInP(Eg＝eV)/GaAs(1.4eV)/GaInAs(1.25eV)/Ge(0.7eV)的四結(jié)電池。明顯的是，捕獲太陽(yáng)的光譜的更多的部分的優(yōu)點(diǎn)是更高的轉(zhuǎn)換效率。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的含有兩個(gè)有織構(gòu)的外延的pn結(jié)的多結(jié)電子器件的以橫截面形式的理想化的示意圖，其中pn結(jié)平行于襯底表面。圖5示出了包括以下的器件：與圖1和2描述的襯底相似的柔性的、晶狀的、晶體學(xué)上有織構(gòu)的金屬或合金襯底；晶體學(xué)上有織構(gòu)的單一或多重緩沖層；可選擇的外延的半導(dǎo)體層或在組成上分等級(jí)的模板層；包括pn結(jié)的有織構(gòu)的、外延的底部電池；隧道結(jié)；包括pn結(jié)的頂部電池；透明導(dǎo)體層；防反射覆層和金屬網(wǎng)格線(xiàn)。圖5所示的器件的一個(gè)用途是用于太陽(yáng)能發(fā)電。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的含有三個(gè)有織構(gòu)的pn結(jié)的多結(jié)電子器件的以橫截面形式的理想化的示意圖，其中pn結(jié)平行于襯底表面。圖6示出了包括以下的器件：與圖1和2描述的襯底相似的柔性的、晶狀的、晶體學(xué)上有織構(gòu)的金屬或合金襯底；晶體學(xué)上有織構(gòu)的單一或多重緩沖層；可選擇的外延的半導(dǎo)體層或在組成上分等級(jí)的模板層；包括pn結(jié)的、有織構(gòu)的、外延的底部電池；隧道結(jié)；包括pn結(jié)的中部電池；隧道結(jié)；包括pn結(jié)的頂部電池；透明導(dǎo)體層；防反射覆層和金屬網(wǎng)格線(xiàn)。同樣地，圖6所示的器件的一個(gè)用途是用于太陽(yáng)能發(fā)電。電子器件的性能取決于缺陷密度。降低主動(dòng)半導(dǎo)體層中的缺陷密度的一個(gè)方式是降低其與頂部緩沖層的晶格失配。這可以使用“分等級(jí)的緩沖層”途徑完成。圖7示出了如圖1-6中描繪的電子器件的以橫截面形式的理想化的示意圖，其中緩沖層堆疊包括很多有逐漸地不同的(graduallydiffering)晶格參數(shù)的薄緩沖層，以向在頂部緩沖模板上生長(zhǎng)的半導(dǎo)體層提供良好的晶格匹配。這被稱(chēng)為用于向半導(dǎo)體提供良好的晶格匹配以最小化半導(dǎo)體層中的缺陷密度的“分等級(jí)的緩沖途徑”。需要被沉積的分等級(jí)的晶格參數(shù)緩沖的層的數(shù)量取決于半導(dǎo)體和襯底之間的晶格失配。為了使更高質(zhì)量的外延成為可能并且降低半導(dǎo)體層中的缺陷密度的與半導(dǎo)體層的更好的晶格匹配也可以通過(guò)使用混合的或摻雜的巖鹽結(jié)構(gòu)緩沖層、混合的或摻雜的鈣鈦礦緩沖層、混合的或摻雜的燒綠石緩沖層來(lái)獲得。例如，可以使用混合的巖鹽結(jié)構(gòu)氧化物(AO，其中A是金屬)、氮化物(AN，其中A是金屬)和氧氮化物(ANxO1-x，其中A是金屬)、混合的鈣鈦礦(ABO3，其中A和B是金屬)、混合的燒綠石(A2B2O7，其中A和B是金屬)或混合的方鐵錳礦(A2O3，其中A是金屬)結(jié)構(gòu)氧化物緩沖層來(lái)控制晶格常數(shù)，以獲得與半導(dǎo)體層的更好的晶格匹配。以下的混合的氧化物和氮化物緩沖層是受到特別的關(guān)注的：1)混合的巖鹽結(jié)構(gòu)氧化物和氮化物，例如AxB1-xO和AxB1-xN，其中A和B是不同的金屬。例如，Ba0.64Sr0.36O，BaO和SrO的固溶體，提供與Si的優(yōu)良的晶格匹配。2)混合的氧氮化物，例如AxB1-xNyO1-y，其中A和B是不同的金屬。3)混合的方鐵錳礦結(jié)構(gòu)，例如(AxB1-x)2O3，其中A和B是不同的金屬。4)混合的鈣鈦礦(AxA'1-x)BO3、(AxA'1-x)(ByB'1-y)O3，其中A、A'、B和B'是不同的金屬。例如，Ca0.95Sr0.05TiO3，CaTiO3和SrTiO3的固溶體，提供與Si的優(yōu)良的晶格匹配。5)混合的燒綠石(AxA'1-x)2B2O7、(AxA'1-x)2(ByB'1-y)2O7，其中A、A'、B和B'是不同的金屬。在某些情況下，使用“分等級(jí)的半導(dǎo)體模板”途徑降低構(gòu)成電子器件的主動(dòng)半導(dǎo)體層中的缺陷密度是更期望的。圖8示出了如圖1-7中描繪的電子器件的以橫截面形式的理想化的示意圖，其中半導(dǎo)體模板層包括很多有逐漸地不同的晶格參數(shù)的薄層，以向半導(dǎo)體器件層或包括pn結(jié)并且在半導(dǎo)體模板層的上方生長(zhǎng)的第一電池提供良好的晶格匹配。這被稱(chēng)為用于向半導(dǎo)體器件層提供良好的晶格匹配以進(jìn)一步最小化半導(dǎo)體器件層中的缺陷密度的“分等級(jí)的半導(dǎo)體途徑”。在最后的情況中，人們可以設(shè)想“分等級(jí)的緩沖層”和“分等級(jí)的半導(dǎo)體模板”途徑的組合。圖9示出了如圖1-8中描繪的電子器件的以橫截面形式的理想化的示意圖，其中緩沖層堆疊包括很多薄緩沖層，以向在頂部緩沖模板上生長(zhǎng)的半導(dǎo)體模板層提供良好的晶格匹配。此外，半導(dǎo)體模板層包括很多薄層，以向半導(dǎo)體器件層或包括pn結(jié)并且在半導(dǎo)體模板層的上方生長(zhǎng)的第一電池提供良好的晶格匹配。這被稱(chēng)為用于向半導(dǎo)體器件層提供良好的晶格匹配以最小化該層中的缺陷密度的“分等級(jí)的緩沖途徑”和“分等級(jí)的半導(dǎo)體途徑”的組合。實(shí)施例1：通過(guò)相繼地把立方金屬或合金通過(guò)壓縮壓制或鍛造至大的總變形并且然后再結(jié)晶退火制備了[100]單軸織構(gòu)的金屬襯底。例如，使用有3-9at％W的NiW合金，將其以單軸擠壓壓縮為90％的變形，然后在爐中在高于合金的一次再結(jié)晶溫度的溫度退火。所形成的一次再結(jié)晶織構(gòu)是[100]織構(gòu)。通過(guò)把退火溫度升高至接近1000℃的高溫，形成了大于100μm的平均晶粒度。然后在襯底上沉積外延的緩沖層。例如，在溫度范圍為300℃-600℃的沉積溫度下，使用化學(xué)氣相沉積(CVD)沉積外延的TiN層。然后在范圍為300℃-900℃的沉積溫度下，使用CVD型工藝沉積外延的Si層。這導(dǎo)致[100]單軸織構(gòu)的Si器件層的形成?？蛇x擇地，通過(guò)改變Si層的沉積條件，獲得與[100]織構(gòu)相對(duì)的[110]晶體學(xué)織構(gòu)。實(shí)施例2：通過(guò)相繼地把立方金屬或合金通過(guò)壓縮壓制至大的總變形并且然后再結(jié)晶退火制備了[110]單軸織構(gòu)的金屬襯底。例如，使用有3-9at％W的NiW合金，將其以單軸擠壓壓縮為90％的變形，然后在爐中在高于合金的一次再結(jié)晶溫度的溫度退火。所形成的一次再結(jié)晶織構(gòu)是[110]織構(gòu)。通過(guò)把退火溫度升高至接近1000℃的高溫，形成了大于100μm的平均晶粒度。然后在襯底上沉積外延的緩沖層。例如，在溫度范圍為300℃-600℃的沉積溫度下，使用化學(xué)氣相沉積(CVD)沉積外延的TiN層。然后在范圍為300℃-900℃的沉積溫度下，使用CVD型工藝沉積外延的Si層。這導(dǎo)致[110]單軸織構(gòu)的Si器件層的形成?？蛇x擇地，通過(guò)改變Si層的沉積條件，獲得與[100]織構(gòu)相對(duì)的[100]晶體學(xué)織構(gòu)。實(shí)施例3：圖10示出了晶體學(xué)上有織構(gòu)的、柔性的NiW合金與在合金的上方的有織構(gòu)的Si半導(dǎo)體層和介于它們之間的有織構(gòu)的TiN的外延的緩沖層的以橫截面形式的理想化的示意圖。通過(guò)把由粉末冶金得到的合金線(xiàn)圈從約120密耳的厚度連續(xù)軋制為厚度為約2密耳或50微米的箔制備了[100]織構(gòu)的雙軸織構(gòu)的Ni-3at％W。箔或帶材的已軋制的晶體學(xué)織構(gòu)是極大變形的FCC金屬的標(biāo)準(zhǔn)Cu型軋制織構(gòu)。在把帶材脫脂和干燥之后，把帶材裝載入容納射頻感應(yīng)加熱爐的卷盤(pán)到卷盤(pán)高真空(10-8托)室中。帶材在～3×10-7托的硫化氫氣體的局部壓力下以使每個(gè)部分在二十分鐘內(nèi)被加熱至1250℃的速率被拉動(dòng)通過(guò)爐的熱區(qū)，以在帶材的表面上形成硫c(2×2)超結(jié)構(gòu)。在高溫退火之后，NiW帶材是完全的立方織構(gòu)的，并且具有相應(yīng)于取向{100}<100>的銳利的織構(gòu)，并且還具有相應(yīng)于c(2×2)硫超結(jié)構(gòu)的表面重構(gòu)。然后把TiN和Si層二者外延沉積在NiW帶材上。使用化學(xué)計(jì)量的熱壓TiN靶生長(zhǎng)TiN。通過(guò)在3×10-8托的基準(zhǔn)壓力下在700℃下以約2-3J/cm2的激光能量進(jìn)行15分鐘的脈沖激光燒蝕并且以10Hz的重復(fù)率沉積這些膜。圖11示出了在三軸織構(gòu)的Ni-3at％W襯底上外延生長(zhǎng)的TiN的樣品的典型的(111)X射線(xiàn)極圖。僅看到了四個(gè)晶體學(xué)上等效的峰，這表明強(qiáng){100}<100>取向。使用(111)掃描測(cè)量的面內(nèi)織構(gòu)的半寬度(FWHM)和使用X射線(xiàn)衍射通過(guò)(200)ω掃描測(cè)量的面外織構(gòu)的半寬度(FWHM)也在圖上表示。面內(nèi)織構(gòu)FWHM通常是約6.6，并且面外FWHM對(duì)于沿襯底的軋制方向的偏差(rocking)是3.2并且對(duì)于圍繞軋制方向的偏差是6.6。在計(jì)入ω掃描的寬度之后的掃描的“真正的”FWHM是約～5°。然后使用能量密度為5-7J-cm-2的KrF(λ＝248nm，τ＝25ns)脈沖準(zhǔn)分子激光器以～10-7托的基準(zhǔn)真空把硅膜沉積在TiN層上。初始地，在Si沉積期間的最初2分鐘內(nèi)，燒蝕速率是2Hz，并且襯底溫度在650℃-700℃的范圍內(nèi)。在這之后，把用于生長(zhǎng)的溫度降低至520℃-550℃的溫度范圍，并且以10Hz的重復(fù)率進(jìn)行Si生長(zhǎng)15分鐘。圖12示出了Ni-3at％W/TiN/Si的樣品的低放大倍數(shù)TEM橫截面。在顯微照片中可以清楚地辨別全部三個(gè)層。TiN層是約110nm厚并且Si膜是約1μm厚。圖13示出了從在六邊形網(wǎng)格上以0.6微米的間距獲得和索引的電子背散射Kikuchi衍射圖產(chǎn)生的取向圖像顯微照片。圖13A中給出的灰度等級(jí)陰影表示有小于2度的錯(cuò)誤取向的互相連接區(qū)。圖13B中給出的灰度等級(jí)陰影表示有小于3度的錯(cuò)誤取向的互相連接區(qū)。清楚的是，硅層代表有某些鑲嵌的大單晶。圖像中看到的隆起狀的顆粒在那里的原因是，膜是使用脈沖激光燒蝕技術(shù)生長(zhǎng)的，已知在這種技術(shù)中會(huì)形成這樣的顆粒狀的特征。使用電子束蒸發(fā)或化學(xué)氣相沉積來(lái)生長(zhǎng)膜將得到平滑度很高的膜。圖13顯示，外延的、高度取向的、三軸織構(gòu)的Si膜可以被沉積在三軸織構(gòu)的NiW/TiN襯底上。圖14顯示示出了外延生長(zhǎng)的Si/TiN界面的高分辨率橫截面圖像。顯微照片清楚地顯示出生長(zhǎng)的外延本質(zhì)以及TiN層和Si層之間的界面的銳利度。圖15示出了沿<100>方向取的外延的硅層的平面的高分辨率的透射電子顯微鏡照片。插入圖示出了照片的快速傅里葉變換(FFT)圖樣。明顯的是，外延的Si膜正在被TiN緩沖的NiW上生長(zhǎng)。圖16示出了Si/TiN/NiW的透射電子顯微法試樣的平面圖的<100>晶帶軸的選區(qū)衍射圖樣，示出了Si{220}、TiN{200}和Ni{200}衍射斑的外延的排列。來(lái)自全部三個(gè)層的斑在衍射圖中清楚地可見(jiàn)并且做了標(biāo)記。在Si和TiN之間有45°的旋轉(zhuǎn)，而在Ni上的TiN也具有立方上的立方的(cubeoncube)外延的關(guān)系。圖17也示出了來(lái)自Si/TiN/NiW的透射電子顯微法試樣的平面圖的<100>晶帶軸的選區(qū)衍射圖樣，示出了Si{220}、TiN{200}和Ni{200}衍射斑的外延的排列。在這種情況下，獲得衍射圖樣的區(qū)更大。雖然在這種情況下硅是使用脈沖激光燒蝕沉積的，但是有很多可用于Si沉積的技術(shù)。這些技術(shù)中的許多最近已經(jīng)得到了綜述(見(jiàn)，例如，MichelleJ.McCann,KylieR.Catchpole,KlausJ.Weber,AndrewW.Blakers,“Areviewofthin-filmcrystallinesiliconforsolarcellapplications.Part1:Nativesubstrates(關(guān)于用于太陽(yáng)能電池應(yīng)用的薄膜晶體硅的綜述。第1部分：天然襯底),”SolarEnergyMaterialsandSolarCells,第68卷，第2期，2001年5月，第135-171頁(yè)；KylieR.Catchpole,MichelleJ.McCann,KlausJ.Weber和AndrewW.Blakers,“Areviewofthin-filmcrystallinesiliconforsolarcellapplications.Part2:Foreignsubstrates(關(guān)于用于太陽(yáng)能電池應(yīng)用的薄膜晶體硅的綜述。第1部分：外來(lái)襯底),”SolarEnergyMaterialsandSolarCells,第68卷，第2期，2001年5月，第173-215頁(yè))。電子束蒸發(fā)濺射(electron-beamevaporationsputtering)、離子束濺射、化學(xué)氣相沉積、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(metallorganicchemicalvapordeposition)和燃燒化學(xué)氣相沉積(combustionchemicalvapordeposition)的技術(shù)是用于緩沖層和半導(dǎo)體層的沉積中的技術(shù)。同樣重要的是應(yīng)注意，在有單一緩沖層或多重緩沖層的情況下，在之后的層的沉積期間在頂部緩沖層的下方可以形成不具有以期望的取向的晶體學(xué)織構(gòu)的反應(yīng)層。這些反應(yīng)層不影響器件層的取向，因?yàn)樵谄骷由戏接泻线m地取向的緩沖的層。通常，在多層體系中可以發(fā)生多晶的、無(wú)晶體學(xué)織構(gòu)的反應(yīng)層的形成，只要其在被討論的層的上方的合適地取向的層的沉積完成之后形成。在硅層中存在某些第一級(jí)的連貫的孿晶界。因此，Si層不是完全不含有缺陷。然而，這樣的連貫的孿晶界不是相當(dāng)不利的并且不是電子學(xué)上主動(dòng)的(Hjemas,P.C,Lohne,O.,Wandera,A.,Tathgar,H.S.,“Theeffectofgrainorientationsontheefficiencyofmulticrystallinesolarcells(晶粒取向?qū)Χ嗑?yáng)能電池的效率的影響),”SolidStatePhenonema,vol.95-96,pp.217-222,2004；B.Cunningham,H.StrunkandD.G.Ast,“Firstandsecondordertwinboundariesinedgedefinedfilmgrowthsiliconribbon(在邊緣界定的膜生長(zhǎng)硅帶中的第一級(jí)和第二級(jí)孿晶界),Appl.Phys.Lett.,40,pp.237-239,982)。雖然在所制造的膜中未清楚地觀察到其他的缺陷，但是如果有成核的其他缺陷，它們可以被鈍化以成為電學(xué)上非活性的或電子上幾乎無(wú)害的。這樣的需要鈍化的缺陷通常發(fā)生在用于太陽(yáng)能電池制造的單晶晶片和帶中。有許多的現(xiàn)有技術(shù)證實(shí)了這樣的缺陷可以被鈍化(M.Rinio,M.Kaes,G.Hahn和D.Borchert,“Hydrogenpassivationofextendeddefectsinmulticrystallinesiliconsolarcells(多晶硅太陽(yáng)能電池中的擴(kuò)展缺陷的氫氣鈍化),”發(fā)表于the21thEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConferenceandExhibition(第21屆歐洲光伏太陽(yáng)能會(huì)議暨博覽會(huì))，Dresden(德累斯頓)，德國(guó)，2006年9月4-8日；A.Ebong,M.HiIaIi,A.Rohtagi,D.Meier和D.S.Ruby,“Beltfurnacegetteringandpassivationofn-websiliconforhigh-efficiencyscreen-printedfront-surfacefieldsolarcells(用于高效率網(wǎng)印刷前表面區(qū)太陽(yáng)能電池的n-網(wǎng)絡(luò)硅的直通爐消氣和鈍化),”P(pán)rogressinPhotovoltaics:ResearchandApplications,9,pp.327-332,2001；C.H.Seager,D.J.Sharp和J.K.G.Panitz,“Passivationofgrainboundariesinsilicon(硅中晶界的鈍化),”J.Vac.Sci.&tech.,20,pp.430-435,1982；N.H.Nickel,N.M.Johnson和W.B.Jackson,“Hydrigenpassivationofgrainboundarydefectsinpolycrystallinesiliconthinfilms(多晶硅薄膜中的晶界缺陷的氫鈍化),”Appl.Phys.Lett.,62,pp.3285-3287,1993；A.Ashok,“Researchinhydrogenpassivationofdefectsandimpuritiesinsilicon(關(guān)于硅中缺陷和雜質(zhì)的氫鈍化的研究),”NRELReportNo.NREL/SR-520-36096,2004年5月；M.Lipinski,P.Panek,S.Kluska,P.Zieba,A.Szyszka和B.Paszkiewicz,“Defectpassivationofmulticrystallinesiliconsolarcellsbysiliconnitridecoatings(多晶硅太陽(yáng)能電池的使用氮化硅包覆的缺陷鈍化),”MaterialsScience-Poland,vol.24,pp.1003-1007,2006；V.Yelundur,“Understandingandimplementationofhydrogenpassivationofdefectsinstringribbonsiliconforhigh-efficiency,manufacturable,siliconsolarcells(用于高效率可制造的硅太陽(yáng)能電池的拉絲帶硅中的缺陷的氫鈍化的了解和實(shí)現(xiàn)),”P(pán)h.Dthesis,GeorgiaInstituteofTechnology,Atlanta,GA,Nov.2003)。雖然金屬或合金襯底中所有類(lèi)型的單軸織構(gòu)、雙軸織構(gòu)或三軸織構(gòu)都是關(guān)注的，但是受到特別關(guān)注的是三種類(lèi)型的結(jié)晶取向。這些包括{100}<100>、{110}<100>和{210}<100>取向。在所有這些中，<100>方向平行于經(jīng)過(guò)熱機(jī)械處理、軋制和再結(jié)晶的帶材的長(zhǎng)軸。{100}<100>通過(guò)在高于金屬或合金的一次再結(jié)晶溫度的溫度退火來(lái)產(chǎn)生。{110}<100>和{210}<100>取向通過(guò)在高于金屬或合金的二次再結(jié)晶溫度的溫度退火來(lái)產(chǎn)生。{100}<100>取向在許多面心立方金屬和合金，例如Ni、Al和Cu基合金，中容易產(chǎn)生。{110}<100>織構(gòu)在體心立方金屬和合金，例如鐵基合金，中最容易產(chǎn)生。{210}<100>取向在諸如Ni-Fe合金的合金中容易產(chǎn)生。用于制造這樣的有織構(gòu)的襯底的熱機(jī)械加工可以被擴(kuò)展至制造具有任意長(zhǎng)度的長(zhǎng)的且寬的襯底。在全世界的光伏工業(yè)中使用的硅晶片的非常大的部分是以8英寸晶片的形式，而電子工業(yè)拒絕使用8英寸晶片。這些含有許多缺陷的晶片另外是晶體學(xué)上單晶的，并且具有50.2平方英寸(50.2平方英寸)的面積。最近，全世界的電子制造車(chē)間已經(jīng)更換設(shè)備以適應(yīng)更大的12英寸直徑的硅晶片。光伏工業(yè)有可能使用被拒絕的含有缺陷的具有12英寸的直徑以及113平方英寸的面積的晶片。然而，這是可用的且可以在全世界生長(zhǎng)的單晶晶片的最大的可能大小。本發(fā)明允許人們制造大于50.2平方英寸或113.0平方英寸的柔性的、大面積的、單晶的或近似單晶的半導(dǎo)體材料?？梢允褂脽釞C(jī)械加工制造有織構(gòu)的金屬和合金襯底，以生產(chǎn)具有{100}<100>、{110}<100>和{210}<100>織構(gòu)的材料。在這樣的情況下，可以制造大面積的襯底的連續(xù)的片，在其上沉積外延層，得到三軸織構(gòu)的電子器件。具有超過(guò)100米的長(zhǎng)度和接近一米的寬度的襯底是可能的。此外，如之前教導(dǎo)的，某些用于連續(xù)地生產(chǎn)單晶或單一晶粒金屬和/或合金襯底的方法是可能的。除通過(guò)熱機(jī)械加工途徑的織構(gòu)化之外，還有其他的已知的制造有織構(gòu)的柔性的襯底的途徑，例如離子束輔助沉積(IBAD)、傾斜襯底沉積(ISD)和在磁場(chǎng)的存在下的沉積。IBAD工藝在美國(guó)專(zhuān)利第6,632,539、6,214,772、5,650,378、5,872,080、5,432,151、6,361,598、5,872,080、6,190,752、6,756,139、6,884,527、6,899,928、6,921,741號(hào)中描述；ISD工藝在美國(guó)專(zhuān)利第6,190,752和6,265,353號(hào)中描述；并且由在磁場(chǎng)的存在下的沉積形成的雙軸織構(gòu)在美國(guó)專(zhuān)利第6346181號(hào)中描述；所有這些專(zhuān)利都以引用方式并入本文。對(duì)在非取向的多晶襯底上的單軸織構(gòu)的金屬和/或合金膜的沉積后離子轟擊(Post-depositionion-bombardment)也可以通過(guò)選擇性的晶粒生長(zhǎng)過(guò)程而得到面內(nèi)織構(gòu)，并且在極端的情況下，膜可以成為三軸織構(gòu)的。在所有這些工藝中，使用了柔性的、多晶的、無(wú)織構(gòu)的襯底或非晶襯底，緩沖層沉積在這些襯底上。關(guān)鍵的緩沖層中的一個(gè)是使用IBAD、ISD或在磁場(chǎng)中的沉積而沉積在該襯底上的雙軸織構(gòu)的層。一旦生長(zhǎng)了有織構(gòu)的緩沖層，則半導(dǎo)體層在有織構(gòu)的緩沖層上外延生長(zhǎng)。在上述情況中的每一個(gè)中，可以生長(zhǎng)不可能通過(guò)硅或任何其他半導(dǎo)體的單晶生長(zhǎng)得到的有大于113.0平方英寸的面積的器件。圖18示出了根據(jù)本發(fā)明和實(shí)施例1的多層結(jié)構(gòu)的各種另外的優(yōu)選的實(shí)施方案的以橫截面形式的理想化的示意圖。實(shí)施例4：以雙軸織構(gòu)的Ni-3at％W襯底開(kāi)始，通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下生長(zhǎng)10-75nm厚的MgO的外延層。隨后通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下沉積10-75nm厚的TiN的外延層。隨后使用化學(xué)氣相沉積在300℃-900℃的溫度范圍沉積外延的Si層。實(shí)施例5：以雙軸織構(gòu)的Ni-3at％W襯底開(kāi)始，通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下生長(zhǎng)10-75nm厚的Y2O3的外延層。隨后通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下沉積10-75nm厚的YSZ的外延層。隨后通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下沉積10-75nm厚的TiN的外延層。隨后使用化學(xué)氣相沉積在300℃-900℃的溫度范圍沉積外延的Si層。實(shí)施例6：以雙軸織構(gòu)的Ni-3at％W襯底開(kāi)始，通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下生長(zhǎng)10-75nm厚的Y2O3的外延層。隨后通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下沉積10-75nm厚的YSZ的外延層。隨后通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下沉積10-75nm厚的MgO的外延層。隨后通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下沉積10-75nm厚的TiN的外延層。隨后使用化學(xué)氣相沉積在300℃-900℃的溫度范圍沉積外延的Si層。在圖20所示的情況中的每個(gè)中，可以在頂部緩沖層與半導(dǎo)體器件或模板層的界面處形成氮化物層，例如氮化硅或氮化鍺層。該層不一定需要是有織構(gòu)的或外延的。圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)的各種實(shí)施方案的另外的以橫截面形式的理想化的示意圖。在圖19所示的情況中的每個(gè)中，可以在頂部緩沖層與半導(dǎo)體器件或模板層的界面處形成氮化物層，例如氮化硅或氮化鍺層。該層不一定需要是有織構(gòu)的或外延的。實(shí)施例7：以雙軸織構(gòu)的Ni-3at％W襯底開(kāi)始，通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下生長(zhǎng)10-75nm厚的γ-Al2O3的外延層。隨后使用化學(xué)氣相沉積在300℃-900℃的溫度范圍沉積外延的Si層。在文獻(xiàn)中存在許多關(guān)于Si在γ-Al2O3上的外延生長(zhǎng)的報(bào)告(見(jiàn)，例如，Liwentan,QiyuanWang,JunWang,YuanhuanYu,ZhongliLiu和LanyingLin,“Fabricationofnoveldouble-hetero-epitaxialSOIstructureSi/γ-Al2O3/Si(新型雙異質(zhì)外延SOI結(jié)構(gòu)Si/γ-Al2O3/Si的制造),”JournalofCrystalGrowth,vol.247,pp.255-260,2003；K.Sawada,M.Ishida,T.Nakamura和N.Ohtake,“MetalorganicmoelecularbeamepitaxyoffilmsonSiatlowgrowthtemperatures(低生長(zhǎng)溫度下在Si上的膜的金屬有機(jī)分子束外延),”Appl.Phys.Lett.,vol.52,pp.1672-1674,1988；M.Shahjahan,Y.Koji,K.Sawada和M.Ishida,“Fabricationofresonancetunneldiodebygamma-Al2O3/Simultipleheterostructures(使用γ-Al2O3/Si多重異質(zhì)結(jié)構(gòu)制造諧振隧道二極管),”Japan.J.ofAppl.Phys.Part1,vol.41(4B),pp.2602-2605,2002)。圖20示出了根據(jù)本發(fā)明和本實(shí)施例的多層結(jié)構(gòu)的各種實(shí)施方案的以橫截面形式的理想化的示意圖。實(shí)施例8：以雙軸織構(gòu)的Ni-3at％W襯底開(kāi)始，使用電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-700℃的襯底溫度下在NiW襯底上外延沉積10-75nm厚的MgO或TiN層。隨后通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下沉積10-75nm厚的γ-Al2O3的外延層。隨后使用化學(xué)氣相沉積在300℃-900℃的溫度范圍沉積外延的Si層。實(shí)施例9：以雙軸織構(gòu)的Ni-3at％W襯底開(kāi)始，使用電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-700℃的襯底溫度下在NiW襯底上外延沉積10-75nm厚的Y2O3層。隨后通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下沉積10-75nm厚的YSZ的外延層。隨后通過(guò)電子束蒸發(fā)或?yàn)R射或脈沖激光沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下沉積10-75nm厚的γ-Al2O3的外延層。隨后使用化學(xué)氣相沉積在500℃-900℃的溫度范圍沉積外延的Si層。實(shí)施例10：以雙軸織構(gòu)的Ni-3at％W襯底開(kāi)始，使用電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-700℃的襯底溫度下在NiW襯底上外延沉積10-75nm厚的Y2O3層。隨后通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下沉積10-75nm厚的YSZ的外延層。隨后通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下沉積10-75nm厚的MgO的外延層。隨后通過(guò)電子束蒸發(fā)、濺射、脈沖激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-850℃的襯底溫度下沉積10-75nm厚的γ-Al2O3的外延層。隨后使用化學(xué)氣相沉積在300℃-900℃的溫度范圍沉積外延的Si層。圖21示出了與圖20相似的配置，不同的是可以使用任何其他立方氧化物代替γ-Al2O3緩沖層。該立方氧化物層也可以是分等級(jí)的氧化物層，以向外延的半導(dǎo)體層提供更好的晶格匹配。實(shí)施例11：以實(shí)施例1-10的實(shí)驗(yàn)程序開(kāi)始，把鍺(Ge)或Si沉積在頂部緩沖層或可選擇的半導(dǎo)體模板層上。隨后通過(guò)化學(xué)氣相沉積沉積外延的GaAs層。隨后沉積外延的InGaP層。然后沉積透明導(dǎo)體，隨后沉積防反射覆層和金屬網(wǎng)格線(xiàn)?，F(xiàn)在制造了圖14示意性地示出的器件。上文在圖4和5中已經(jīng)討論了制造這樣的多結(jié)器件的目的，并且目標(biāo)是通過(guò)捕獲太陽(yáng)的光譜的更大的部分來(lái)提高光電轉(zhuǎn)換效率?？梢愿鶕?jù)實(shí)施例1-10中的教導(dǎo)制備有緩沖層和可選擇的有織構(gòu)的半導(dǎo)體模板層的襯底。在本實(shí)施例所示的器件的制造期間，可以在頂部緩沖層的界面處形成無(wú)織構(gòu)的或有織構(gòu)的反應(yīng)層，以與半導(dǎo)體一起形成氮化物或氧化物，例如氮化硅或二氧化硅層。實(shí)施例12：以有平滑和清潔的表面的多晶的、柔性的Ni合金襯底開(kāi)始(可以通過(guò)化學(xué)蝕刻和/或平坦化、反應(yīng)離子蝕刻、機(jī)械拋光或通過(guò)電拋光來(lái)清潔襯底的表面并且使其更平滑)，使用傾斜襯底沉積(ISD)通過(guò)電子束蒸發(fā)沉積晶體學(xué)上有織構(gòu)的MgO層。在通過(guò)傾斜襯底沉積技術(shù)沉積MgO層之前，可以沉積可選擇的非晶的或多晶的層。在ISD期間，襯底在沉積期間以25°-30°的角度朝向MgO蒸氣傾斜。使用>3nm/s的高沉積速率。使用遮蔽(shadowing)進(jìn)行的生長(zhǎng)選擇導(dǎo)致僅MgO晶粒有良好的面內(nèi)排列和約20°的表面傾斜。使用濺射在該MgO層上沉積TiN層。隨后沉積外延的硅層。對(duì)于進(jìn)一步的緩沖層結(jié)合，適用實(shí)施例1-11中的教導(dǎo)。實(shí)施例13：以實(shí)施例10的實(shí)驗(yàn)程序開(kāi)始，在外延的Si層上沉積鍺(Ge)層。隨后通過(guò)化學(xué)氣相沉積沉積外延的GaAs層。隨后沉積外延的InGaP層。然后沉積透明導(dǎo)體，隨后沉積防反射覆層和金屬網(wǎng)格線(xiàn)。實(shí)施例14：以有平滑和清潔的表面的多晶的、柔性的Ni合金襯底開(kāi)始(可以通過(guò)化學(xué)蝕刻和/或平坦化、反應(yīng)離子蝕刻、機(jī)械拋光或通過(guò)電拋光來(lái)清潔襯底的表面并且使其更平滑)，使用傾斜襯底沉積(ISD)通過(guò)電子束蒸發(fā)沉積晶體學(xué)上有織構(gòu)的MgO層。在通過(guò)傾斜襯底沉積技術(shù)沉積MgO層之前，可以沉積可選擇的非晶的或多晶的層。在ISD期間，襯底在沉積期間以25°-30°的角度朝向MgO蒸氣傾斜。使用>3nm/s的高沉積速率。使用遮蔽進(jìn)行的生長(zhǎng)選擇導(dǎo)致僅MgO晶粒有良好的面內(nèi)排列和約20°的表面傾斜。在范圍為700℃-850℃的襯底溫度下使用電子束蒸發(fā)在該MgO層上沉積50nm厚的γ-Al2O3的外延層。隨后沉積外延的硅層。實(shí)施例15：以實(shí)施例14的實(shí)驗(yàn)程序開(kāi)始，在外延的Si層上沉積鍺(Ge)層。隨后通過(guò)化學(xué)氣相沉積沉積外延的GaAs層。隨后沉積外延的InGaP層。然后沉積透明導(dǎo)體，隨后沉積防反射覆層和金屬網(wǎng)格線(xiàn)。實(shí)施例16：以有平滑和清潔的表面的多晶的、柔性的Ni合金襯底開(kāi)始(可以通過(guò)化學(xué)蝕刻和/或使用非晶層的沉積的平坦化、反應(yīng)離子蝕刻、機(jī)械拋光或通過(guò)電拋光來(lái)清潔襯底的表面并且使其更平滑)，使用美國(guó)專(zhuān)利6190752教導(dǎo)的工藝，使用離子束輔助沉積(IBAD)，通過(guò)電子束蒸發(fā)或?yàn)R射沉積晶體學(xué)上有織構(gòu)的MgO層。在通過(guò)IBAD技術(shù)沉積MgO層之前，可以沉積可選擇的非晶的或多晶的層。然后使用濺射、蒸發(fā)或化學(xué)氣相沉積在該離子輔助沉積的層上直接沉積TiN層。隨后沉積外延的硅層。實(shí)施例17：以實(shí)施例16的實(shí)驗(yàn)程序開(kāi)始，在外延的Si層上沉積鍺(Ge)層。隨后通過(guò)化學(xué)氣相沉積沉積外延的GaAs層。隨后沉積外延的InGaP層。然后沉積透明導(dǎo)體，隨后沉積防反射覆層和金屬網(wǎng)格線(xiàn)。實(shí)施例18：以有平滑和清潔的表面的多晶的、柔性的Ni合金襯底開(kāi)始(可以通過(guò)化學(xué)蝕刻和/或平坦化、反應(yīng)離子蝕刻、機(jī)械拋光或通過(guò)電拋光來(lái)清潔襯底的表面并且使其更平滑)，使用R.Hühne,S.B.Holzapfel,“ThinbiaxiallytexturedTiNfilmsonamorphoussubstratespreparedbyion-beamassistedpulsedlaserdeposition(通過(guò)離子束輔助脈沖激光沉積在非晶襯底上制備薄雙軸織構(gòu)的TiN膜),”Appl.Phys.Lett.,vol.85,pp.2744-2746,2004教導(dǎo)的工藝，使用離子束輔助沉積(IBAD)，通過(guò)電子束蒸發(fā)沉積晶體學(xué)上有織構(gòu)的TiN層。然后不使用離子輔助完成同質(zhì)外延的TiN的可選擇的沉積。在通過(guò)IBAD技術(shù)沉積MgO層之前，可以沉積可選擇的非晶的或多晶的層。隨后沉積外延的硅層。實(shí)施例19：以實(shí)施例18的實(shí)驗(yàn)程序開(kāi)始，在外延的Si層上沉積鍺(Ge)層。隨后通過(guò)化學(xué)氣相沉積沉積外延的GaAs層。隨后沉積外延的InGaP層。然后沉積透明導(dǎo)體，隨后沉積防反射覆層和金屬網(wǎng)格線(xiàn)。實(shí)施例20：以實(shí)施例1中的教導(dǎo)開(kāi)始，形成NiW/TiN/Si的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。然后在Si層上沉積Si-Ge的分等級(jí)的半導(dǎo)體模板層。在硅和鍺之間有4％的晶格失配。如果直接通過(guò)外延沉積在Si層上沉積，那么該晶格失配在Ge膜上施加巨大的應(yīng)力，并且可以導(dǎo)致出現(xiàn)許多晶體缺陷。因此，當(dāng)Si-Ge層生長(zhǎng)時(shí)，鍺的含量被逐漸升高至幾乎為純鍺。Ge層提供用于GaAs的生長(zhǎng)的優(yōu)良的晶格匹配。分等級(jí)的半導(dǎo)體模板途徑還降低了上方的半導(dǎo)體模板層和半導(dǎo)體器件層之間的熱膨脹失配(thermalexpansionmismatch)。實(shí)施例21：以實(shí)施例1中的教導(dǎo)開(kāi)始，形成NiW/TiN的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。然后沉積在組成上分等級(jí)的氮化物層，以在頂層中形成與硅的良好的晶格匹配。然后在“分等級(jí)的緩沖層”上外延沉積Si。然后在Si層上沉積Si-Ge的分等級(jí)的半導(dǎo)體模板層。在硅和鍺之間有4％的晶格失配。如果直接通過(guò)外延沉積在Si層上沉積，那么該晶格失配在Ge膜上施加巨大的應(yīng)力，并且可以導(dǎo)致出現(xiàn)許多晶體缺陷。因此，當(dāng)Si-Ge層生長(zhǎng)時(shí)，鍺的含量被逐漸升高至幾乎為純鍺。Ge層提供用于GaAs的生長(zhǎng)的優(yōu)良的晶格匹配。分等級(jí)的半導(dǎo)體模板途徑還降低了上方的半導(dǎo)體模板層和半導(dǎo)體器件層之間的熱膨脹失配。實(shí)施例22：以雙軸織構(gòu)的Ni-3at％W襯底開(kāi)始，使用電子束蒸發(fā)、濺射或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-700℃的襯底溫度下在NiW襯底上外延沉積10-75nm厚的Y2O3層。隨后根據(jù)Jin-HyoBoo,S.A.Ustin和W.Ho,“SupersonicjetepitaxyofsinglecrystallinecubicSiCthinfilmsonSisubstratesfromt-Butyldimethylsilane(在Si襯底上由叔丁基二甲基硅烷進(jìn)行單一晶狀的立方SiC薄膜的超音速射流外延),”ThinsolidFilms,vol.324,pp.124-128,1998的程序，使用化學(xué)氣相沉積沉積10-75nm厚的立方SiC或β-SiC的外延層。隨后使用化學(xué)氣相沉積在300℃-900℃的溫度范圍沉積外延的Si層。雖然GaAs層可以如上文描述的與大面積的、柔性的襯底相結(jié)合，但是GaAs也可以直接在鈣鈦礦氧化物例如SrTiO3上生長(zhǎng)(見(jiàn)，例如，K.Eisenbeiser,R.Emrick,R.Droopad,Z.Yu,J.Finder,S.Rockwell,J.Holmes,C.Overgaard,andW.Ooms,“GaAsMESFETsFabricatedonSiSubstratesUsingaSrTiO3BufferLayer(在Si襯底上使用SrTiO3緩沖層制造的GaAsMESFET),”IEEEElectronDeviceLetters,Vol.23,No.6,pp.300-302,2002；DroopadR,YuZY,LiH,LiangY,OvergaardC,DemkovA,ZhangXD,MooreK,EisenbeiserK,HuM,CurlessJ,FinderJ,“DevelopmentofintegratedheterostructuresonsiliconbyMBE(在硅上通過(guò)MBE生長(zhǎng)一體的異質(zhì)結(jié)構(gòu)),”JournalofCrystalGrowth,vol.251(1-4),pp.638-644,2003)。在該研究中報(bào)道了用于諸如GaAs的化合物半導(dǎo)體的外延生長(zhǎng)的順應(yīng)性的襯底。首先在Si單晶晶片上外延生長(zhǎng)鈣鈦礦型緩沖層，例如SrTiO3。在生長(zhǎng)之后，在SrTiO3層和Si襯底之間形成厚度為約20埃的SiO2的薄非晶層。該薄非晶層作為在力學(xué)上與Si襯底去耦合(decoupled)的彈性膜。如果也保持SrTiO3層薄至約50埃，那么GaAs層和Si之間的最終的失配比4％低得多，如果GaAs直接在Si上生長(zhǎng)的話(huà)。這當(dāng)然得到有較少的缺陷的較高質(zhì)量的GaAs層。實(shí)施例23：以雙軸織構(gòu)的Ni-3at％W襯底開(kāi)始，使用電子束蒸發(fā)、濺射或化學(xué)氣相沉積在范圍為300℃-700℃的襯底溫度下在NiW襯底上外延沉積10-75nm厚的Y2O3層。隨后在300℃-700℃的襯底沉積溫度下使用射頻濺射(rf-sputtering)在Y2O3層上外延沉積100nm厚的SrTiO3層。然后使用在K.Eisenbeiser,R.Emrick,R.Droopad,Z.Yu,J.Finder,S.Rockwell,J.Holmes,C.Overgaard和W.Ooms,“GaAsMESFETsFabricatedonSiSubstratesUsingaSrTiO3BufferLayer,”IEEEElectronDeviceLetters,Vol.23,No.6,pp.300-302,2002以及DroopadR,YuZY,LiH,LiangY,OvergaardC,DemkovA,ZhangXD,MooreK,EisenbeiserK,HuM,CurlessJ,FinderJ,“DevelopmentofintegratedheterostructuresonsiliconbyMBE,”JournalofCrystalGrowth,vol.251(1-4),pp.638-644,2003中概述的程序，使用分子束外延(MBE)在SrTiO3層上異質(zhì)外延沉積GaAs層。實(shí)施例24：以有平滑和清潔的表面的多晶的、柔性的Ni合金襯底開(kāi)始(可以通過(guò)化學(xué)蝕刻和/或平坦化、反應(yīng)離子蝕刻、機(jī)械拋光或通過(guò)電拋光來(lái)清潔襯底的表面并且使其更平滑)，在室溫使用磁控濺射沉積50nm厚的SiO2層。然后在高真空條件下沉積單軸織構(gòu)的金薄膜。在沉積金膜之前，用1keVAr+轟擊1分鐘來(lái)清潔SiO2層的表面，得到金膜中的強(qiáng)(111)纖維織構(gòu)。然后用1.0-3.5MeVN+、Ne+和Ar+離子，以與表面法線(xiàn)成35.24的角度的離子束方向照射金薄膜。使用1017離子/cm2的離子流密度(ionfluence)和在10-100nA范圍的范圍內(nèi)的靶電流，取決于離子種類(lèi)。在照射期間把溫度保持在液氮溫度。在該程序之后，金膜在所有方向都展現(xiàn)出織構(gòu)。用于制造近似單晶的金膜的程序在現(xiàn)有技術(shù)中更詳細(xì)地概述(OlligesS,GruberP,BardillA,EhrlerD,CarstanjenHD和SpolenakR,“Convertingpolycrystalsintosinglecrystals-Selectivegraingrowthbyhigh-energyionbombardment(把多晶體轉(zhuǎn)化為單晶--使用高能離子轟擊的選擇性晶粒生長(zhǎng)),”ActaMeterialia,vol.54,pp.5393-5399)。然后使用反應(yīng)濺射在該金膜上外延沉積TiN層，隨后通過(guò)CVD外延沉積Si層。這得到在多晶襯底上的晶體學(xué)上有織構(gòu)的半導(dǎo)體層。另一種可以在其上外延沉積包括緩沖層和半導(dǎo)體器件層的多層以得到高性能的合適的襯底是單軸織構(gòu)的但是具有大平均晶粒度的襯底。例如，已熟知，簡(jiǎn)單地通過(guò)單軸擠壓，可以在很多金屬和合金中獲得非常銳利的單軸織構(gòu)。單軸織構(gòu)使所有晶粒的垂直于襯底的軸線(xiàn)都排列。如果現(xiàn)在通過(guò)退火和/或反常晶粒生長(zhǎng)提高平均晶粒度，那么平均晶粒度可以成為非常大的并且在直徑上超過(guò)100微米。只要晶粒度比半導(dǎo)體的復(fù)合長(zhǎng)度大，那么半導(dǎo)體層將基本上不受從襯底蔓延入半導(dǎo)體層中的晶界的影響。當(dāng)襯底本身是非取向的且多晶的或非晶的時(shí)，也可以在緩沖層中賦予有大晶粒度的強(qiáng)單軸織構(gòu)。這可以通過(guò)反常晶粒生長(zhǎng)(例如，參考現(xiàn)有技術(shù)J.M.E.Harper,J.Gupta,D.A.Smith,J.W.Chang,K.L.Holloway,D.P.Tracey和D.B.Knorr,“CrystallographictexturechangeduringabnormalgraingrowthinCu-Cothinfilms(在Cu-Co薄膜中的反常晶粒生長(zhǎng)期間的晶體學(xué)織構(gòu)改變),”Appl.Phys.Lett,vol.65,pp.177-179,1994)或通過(guò)離子轟擊的晶粒生長(zhǎng)(例如，參考現(xiàn)有技術(shù)T.Ohmi,T.Saito,M.Otsuki,T.ShibutaandT.Nitta,“Formationofcopperthinfilmsbyalowkineticenergyparticleprocess(通過(guò)低動(dòng)能粒子工藝形成銅薄膜),”J.ofElectrochemicalSoc,vol.138,pp.1089-1097,1991)來(lái)完成。在所有這些情況中，器件實(shí)際上具有有大晶粒度的“局部的”三軸織構(gòu)。這種在長(zhǎng)度尺度上大于用于制造多晶器件層的半導(dǎo)體的復(fù)合長(zhǎng)度的局部的雙軸織構(gòu)將導(dǎo)致具有與基本上是單晶的光伏電池的效率相似的效率的光伏電池，因?yàn)榫Ы鐚⒉挥绊懶阅??？梢允褂煤芏嗉夹g(shù)進(jìn)行半導(dǎo)體層的沉積。這些技術(shù)中的許多最近已經(jīng)得到了綜述(見(jiàn)，例如，MichelleJ.McCann,KylieR.Catchpole,KlausJ.Weber,AndrewW.Blakers,“Areviewofthin-filmcrystallinesiliconforsolarcellapplications.Part1:Nativesubstrates,”SolarEnergyMaterialsandSolarCells,第68卷，第2期，2001年5月，第135-171頁(yè)；KylieR.Catchpole,MichelleJ.McCann,KlausJ.Weber和AndrewW.Blakers,“Areviewofthin-filmcrystallinesiliconforsolarcellapplications.Part2:Foreignsubstrates”，SolarEnergyMaterialsandSolarCells,第68卷，第2期，2001年5月，第173-215頁(yè))。此外，任何低溫沉積技術(shù)也都是受到關(guān)注的，因?yàn)槠鋵⑦M(jìn)一步減少元素從金屬/合金襯底至半導(dǎo)體器件層的相互擴(kuò)散。已經(jīng)探索出許多用于Si的低溫沉積技術(shù)(見(jiàn)，例如，LarsOberbeck,JanSchmidt,ThomasA.Wagner和RaIfB.Bergman,“Highratedepositionofepitaxiallayersforefficientlow-temperaturethinfilmepitaxialsiliconsolarcells(高效低溫薄膜外延硅太陽(yáng)能電池的外延層的高速率沉積),”P(pán)rogressinPhotovoltaics:ResearchandApplications,vol.9,pp.333-340,2001；J.Carabe和J.J.Gandia,“Thin-film-siliconSolarCells(薄膜硅太陽(yáng)能電池),”O(jiān)PTO-ElectronicsReview,vol.12,pp.1-6,2004；SSummers,HSReehal和GHShirkoohi,“TheeffectsofvaryingplasmaparametersonsiliconthinfilmgrowthbyECRplasmaCVD(不同的等離子參數(shù)對(duì)使用ECR等離子CVD的硅薄膜生長(zhǎng)的影響),”J.Phys.D:Appl.Phys.Vol.34,pp.2782-2791,2001；ThomasA.Wagner,Ph.Dthesis,“Lowtemperaturesiliconepitaxy:Defectsandelectronicproperties(低溫硅外延：缺陷和電子性質(zhì)),”InstitutfurPhysikalischeElektronikderUniversitatStuttgart(斯圖加特大學(xué)物理電子學(xué)院學(xué)報(bào)),2003；Hattangady,S.V.,Posthill,J.B.,Fountain,G.G.,RudderR.A.,Mantini和M.J.,Markunas,R.J.,“Epitaxialsilicondepositionat300℃withremoteplasmaprocessingusingSiH4/H2mixtures(在300℃使用SiH4/H2混合物用遠(yuǎn)程等離子處理的外延硅沉積),”Appl.Phys.Lett.,vol.59(3),pp.339-341,1991；Wagner,T.A.,Oberbeck,L.,andBergmann,R.B.,“Lowtemperatureepitaxialsiliconfilmsdepositedbyion-assisteddeposition(通過(guò)離子輔助沉積沉積的低溫外延硅薄膜),”MaterialsScience&EngineeringB-SolidStateMaterialsforAdvancedTechnology,vol.89,pp.1-3,2002；Overbeck,L.,Schmidt,J.,Wagner,T.A.,andBergmannR.B.,“High-ratedepositionofepitaxiallayersforefficientlow-temperaturethinfilmepitaxialsiliconsolarcells(高效低溫薄膜外延硅太陽(yáng)能電池的外延層的高速率沉積),”P(pán)rogressinPhotovoltaics,vol.9(5),pp.333-340,2001；Thiesen,J.,Iwaniczko,E.,Jones,K.M.,Mahan,A.,andCrandall,R.,“Growthofepitaxialsiliconatlowtemperaturesusinghot-wirechemicalvapordeposition(低溫下使用熱線(xiàn)化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)外延硅),”Appl.Phys.Lett.,vol.75(7),pp.992-994,1999；Ohmi,T.,Hashimoto,K.,Morita,M.,Shibata,T.,“Studyonfurtherreducingtheepitaxialsilicontemperaturedownto250℃inlow-energybiassputtering(關(guān)于在低能偏壓濺射中將外延硅溫度進(jìn)一步下降制250℃的研究),”JournalofAppl.Phys.,vol.69(4),pp.2062-2071,1991)。關(guān)于用于半導(dǎo)體層的沉積的低溫化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝，熱線(xiàn)CVD(QiWang,CharlesW.Teplin,PaulStradins,BobbyTo,KimM.Jones和HowardM.Branz,“Significantimprovementinsiliconchemicalvapordepositionepitaxyabovethesurfacedehydrogenationtemperature(硅化學(xué)氣相沉積外延在高于表面脫氫溫度時(shí)的顯著改善),”J.ofAppl.Phys.,100,093520,2006以及CharlesW.Teplin,QiWang,EugeneIwaniczko,KimM.Jones,MowafakAl-Jassim,RobertC.Reedy,HowardM.Branz,“Low-temperaturesiliconhomoepitaxybyhot-wirechemicalvapordepositionwithaTafilament(通過(guò)使用Ta絲的熱電阻線(xiàn)化學(xué)氣相沉積進(jìn)行的低溫硅同質(zhì)外延),”JournalofCrystalGrowth287(2006)414-418)、等離子輔助CVD(“VeryLowTemperatureEpitaxialGrowthofSiliconFilmsforSolarCells(太陽(yáng)能電池的硅膜的極低溫外延生長(zhǎng)),”Jap.J.ofAppl.Phys.46,12,7612-7618,2007)、ECR等離子CVD、中等離子體CVD(mesoplasmaCVD)(JoseMarioA.Diaz,MunetakaSawayanagi,MakotoKambara,andToyonobuYoshida,“ElectricalPropertiesofThickEpitaxialSiliconFilmsDepositedatHighRatesandLowTemperaturesbyMesoplasmaChemicalVaporDeposition(以高速率和低溫通過(guò)中等離子化學(xué)氣相沉積沉積的厚外延硅膜),”JapaneseJournalofAppliedPhysics,Vol.46,No.8A,2007,pp.5315-5317)和氣體射流等離子體CVD(R.G.Sharafutdinov,V.M.Karsten,S.Ya.Khmel,A.G.Cherkov,A.K.Gutakovskii,L.D.Pokrovsky和O.I.Semenova,“Epitaxialsiliconfilmsdepositedathighratesbygas-jetelectronbeamplasmaCVD(通過(guò)氣體射流電子束等離子CVD以高速率沉積的外延硅膜),”SurfaceandCoatingsTechnology,第174-175卷，2003年9月-10月，第1178-1181頁(yè))、電子束激發(fā)的等離子體CVD(Yagi,Y.,Motegi,H.,Ohshita,Y.,Kojima,N.,Yamaguchi,M.,“High-speedgrowthofsiliconthinfilmsbyEBEP-CVDusingSi2H6(通過(guò)使用Si2H6的EBEP-CVD高速生長(zhǎng)硅薄膜),”第三屆光電能量轉(zhuǎn)換國(guó)際會(huì)議，2003，第2卷，第12-16期，2003年5月，第1667-1670頁(yè)Vol.2)是受到關(guān)注的。也可以使用非原位工藝沉積半導(dǎo)體層。在該工藝中，首先沉積半導(dǎo)體層的前驅(qū)物膜，隨后使半導(dǎo)體層外延結(jié)晶(見(jiàn)，例如，標(biāo)題為“Fabricationmethodforcrystallinesemiconductoronforeignsubstrates(用于在異質(zhì)襯底上制造晶狀半導(dǎo)體的方法)”的國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)第WO2004/033769A1號(hào)；NgoDuongSinh,GudrunAndra,FritzFalk,EkkehartOse,JoachimBergmann,“OptimizationofLayeredLaserCrystallizationforThin-FilmCrystallineSiliconSolarCells(用于薄膜晶體硅太陽(yáng)能電池的分層激光結(jié)晶的優(yōu)化),”SolarEnergyMaterials&SolarCells74(2002),295-303；Nickel,N.H.；Brendel,K.；Saleh,R.,“Lasercrystallizationofhydrogenatedamorphoussilicon(氫化非晶硅的激光結(jié)晶),”P(pán)hysicastatussolidi.C.Conferencesandcriticalreviews,vol.1,no5,pp.1154-1168,2004；J.B.Boyce,J.P.Lu,,J.Ho,R.A.Street,K.vanSchuylenberghandY.Wang,“Pulsedlasercrystallizationofamorphoussiliconforpolysiliconflatpanelimagers(用于多晶硅平板成像儀的非晶硅的脈沖激光器結(jié)晶),”JournalofNon-CrystallineSolids,Vol.299-302,pp.731-735,2002；Lulli,G.；Merli,P.G.；Antisari,M.Vittori,“Solid-phaseepitaxyofamorphoussiliconinducedbyelectronirradiationatroomtemperature(在室溫下由電子輻射誘導(dǎo)的非晶硅的固相外延),”P(pán)hysicalReviewB(CondensedMatter),第36卷，第15期，1987年11月15日，pp.8038-8042；Mohadjeri,B.；Linnros,J.；Svensson,B.G.；Ostling,M.,“Nickel-enhancedsolid-phaseepitaxialregrowthofamorphoussilicon(非晶硅的以鎳增強(qiáng)的固相外延再生長(zhǎng)),”P(pán)hysicalReviewLetters,第68卷，第12期，1992年3月23日，pp.1872-1875；YannCivale,LisK.Nanver,PeterHadley,EgbertJ.G.Goudena,andHugoSchellevis,“Sub-500℃Solid-PhaseEpitaxyofUltra-Abruptp+-SiliconElevatedContactsandDiodes(超突變硅表層接觸器和二極管的在500℃以下的固相外延),”IEEEElectronDeviceLetters,Vol.27,2006；ClineH.E.,“Asinglecrystalsiliconthin-filmformedbysecondaryrecrystallization(通過(guò)二次再結(jié)晶形成的單晶硅薄膜),”JournalofAppl.Phys.,vol.55(12),pp.4392-4397,1984；Santos,P.V.；Trampert,A.；Dondeo,F.；Comedi,D.；Zhu,H.J.；Ploog,K.H.；Zanatta,A.R.；Chambouleyron,I.“EpitaxialpulsedlasercrystallizationofamorphousgermaniumonGaAs(非晶鍺在GaAs上的外延脈沖激光結(jié)晶),”JournalofAppliedPhysics,Vol.90,pp.2575-2581,2001；T.Sameshima,H.Watakabe,H.Kanno,T.Sadoh和M.Miyao,“Pulsedlasercrystallizationofsilicon-germaniumfilms(硅-鍺膜的脈沖激光結(jié)晶),”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drich商購(gòu)獲得。把這些有范圍在10-100nm的銳利的粒度分布的納米粒子通過(guò)機(jī)械混合與YBCO粉末良好地混合，然后冷壓以形成最初的靶。然后在流動(dòng)的氧氣中在950℃燒結(jié)靶。然后把靶安裝在脈沖激光沉積(PLD)實(shí)驗(yàn)設(shè)備中的靶托上。在技術(shù)上重要的有Ni-5at％W(50μm)/Y2O3(75nm)/YSZ(75nm)/CeO2(75nm)的構(gòu)成的軋制輔助雙軸織構(gòu)襯底(RABiTS)襯底上進(jìn)行沉積。使用XeCl(308nm)準(zhǔn)分子激光器LPX305，以10Hz的重復(fù)率、790℃的襯底沉積溫度和120mTorr的氧分壓，進(jìn)行PLD沉積。通過(guò)機(jī)械混合預(yù)形成的YBCO微米級(jí)粉末和商品BZO納米粉末，隨后冷壓和燒結(jié)以形成靶來(lái)制備PLD靶。在由熱機(jī)械加工制造的并且有組成Ni-3at％W或Ni-5at％W的近似單晶的雙軸織構(gòu)的襯底上生長(zhǎng)膜。在復(fù)合器件層的生長(zhǎng)之前，在金屬合金襯底上沉積Y2O3、氧化釔穩(wěn)定化的氧化鋯(yttriastabilizedzirconia)(YSZ)和CeO2的外延的多層緩沖層。把襯底安裝在加熱器部件上，并且把組件加熱至預(yù)設(shè)定的沉積溫度。通過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)測(cè)定膜生長(zhǎng)的最優(yōu)溫度。還通過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)測(cè)定用于PLD的靶和沉積膜的襯底之間的最優(yōu)距離。還通過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)測(cè)定在沉積期間使用以形成其中YBCO和BZO是穩(wěn)定的區(qū)域(regime)的背景氣體壓力。圖18示出了有在有外延的緩沖的雙軸織構(gòu)的襯底上外延生長(zhǎng)的BZO的自組裝納米點(diǎn)的0.2μm厚的YBa2Cu3Ox(YBCO)層的橫截面透射電子顯微(TEM)圖像。在YBCO層內(nèi)可以看到BaZrO3(BZO)的自組裝納米點(diǎn)的柱。柱垂直于YBCO的由YBCO層中的平行的晶格條紋表示的ab面，并且平行于YBCO的c軸。圖中的黑色箭頭示出了BZO的自組裝納米點(diǎn)的柱中的某些的位置。圖19以更概括的方式示出了這種期望的結(jié)構(gòu)的橫截面的示意圖。圖中示出了在含有第二相材料的自組裝納米點(diǎn)的晶體學(xué)上有織構(gòu)的襯底上的外延器件膜。在這種情況下，自組裝納米點(diǎn)的所有的柱都在垂直于襯底的方向良好地排列。圖20示出了在含有第二相材料的自組裝納米點(diǎn)的晶體學(xué)上有織構(gòu)的襯底上的外延器件膜的示意圖，其中自組裝納米點(diǎn)的柱相對(duì)于垂直于襯底的方向良好地傾斜。圖21示出了在含有第二相材料的自組裝納米點(diǎn)的晶體學(xué)上有織構(gòu)的襯底上的外延器件膜的示意圖，其中自組裝納米點(diǎn)不是平坦的而是彎曲的。在膜生長(zhǎng)期間也可以發(fā)生圖19、20和21所示的效應(yīng)的組合。因?yàn)楸景l(fā)明得到晶體學(xué)上有織構(gòu)的或近似單晶的器件，所以它們的性能是優(yōu)良的。然而，本發(fā)明還得到成本較低的器件。例如，在晶體硅太陽(yáng)能電池模塊的典型的生產(chǎn)成本分析中，Si襯底的切斷、電池處理和模塊組裝占模塊的總成本的70％。使用本發(fā)明制造太陽(yáng)能電池，不需要切斷和模塊組裝。模塊組裝涉及把很多已處理的Si晶片組裝為模塊，其單獨(dú)地占太陽(yáng)能電池模塊的總成本的35％。在本發(fā)明中，可以使用連續(xù)的或靜態(tài)的過(guò)程制造非常大面積的有織構(gòu)的太陽(yáng)能電池。然后是合適地對(duì)器件設(shè)計(jì)型式，以在大面積模塊中劃分各種電池。根據(jù)本發(fā)明的電子器件可以用于選自包括光伏器件、平板顯示器、熱光伏器件、鐵電器件、發(fā)光二極管器件、計(jì)算機(jī)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器器件、基于磁阻的器件、基于光致發(fā)光的器件、非易失性存儲(chǔ)器器件、介電器件、熱電器件和量子點(diǎn)激光器件的組的應(yīng)用。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，電子器件具有大于50平方英寸的面積。在又進(jìn)一步的優(yōu)選的實(shí)施方案中，電子器件具有大于113平方英寸的面積。根據(jù)本發(fā)明的電子器件可以包括至少一種選自包括以下的組的器件：雙端頭器件，例如二極管；三端頭器件，例如晶體管、晶閘管或整流器；以及多端頭器件，例如微處理器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器或電荷耦合器件。應(yīng)當(dāng)理解，本文所描述的實(shí)施例和實(shí)施方案僅用于闡述性的目的，并且根據(jù)這些實(shí)施例和實(shí)施方案進(jìn)行的各種修改或變化將被本領(lǐng)域的技術(shù)人員提出并且被包括在本申請(qǐng)的精神和范圍內(nèi)。本發(fā)明可以采取其他特定形式，而不偏離本發(fā)明的精神或本質(zhì)的屬性。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3