化鋅等)制成。P側(cè)電極143被形成為與平面太陽能電池131的區(qū)域135接觸。電極143可以由任何合適金屬，諸如Al、Cu、T1、Ag等和它們的合金制成。
[0057]如圖1lD所示，江崎二極管形成多結(jié)太陽能電池101的“第三結(jié)”，切換載流子的極性以便將平面和徑向結(jié)串聯(lián)而無任何金屬接觸，任何金屬接觸將會使能帶隙高度為載流子所保留的“局部熵”轉(zhuǎn)移或溢出。
[0058]若需要，可以使半導(dǎo)體區(qū)域的導(dǎo)電類型顛倒。而且，雖然示出了一根納米線1，應(yīng)了解大量(例如，多個)納米線形成于平面太陽能電池131上，使得(幾乎)所有光子被線陣列截留從而使得基板Pn結(jié)僅向通過具有更高能帶隙的納米線ρη結(jié)的光子暴露。
[0059]圖12Α和圖12Β示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的江崎二極管的溫度相關(guān)性特征。圖12Α為根據(jù)溫度的電流與電壓關(guān)系的曲線圖并且圖12Β為PVCR與溫度關(guān)系的曲線圖，其中PVCR為用于徑向納米線江崎二極管的峰與谷電流比例(PVCR=Ipeak/Ivalley)。如在圖12A中可以看出，曲線圖包括了在4.2K與295K之間所有測量溫度的根據(jù)電壓的電流中的下降(SP，谷)。這是負(fù)微分電阻和江崎隧穿二極管行為的特征。圖12B示出了對于295K和更低的所有測量溫度而言PVCR高于10 (例如，在大約295K的室溫，PVCR大于10，諸如11至14);并且在更低的溫度(例如，低于60K，諸如4.2-30K), PVCR高于100，諸如101至105。
[0060]二極管包括η型、重度硫摻雜InP芯和重度Zn摻雜的InGaAs殼。這種材料組合或其它合適材料，在上文描述的任何和/或所有實施例裝置中，可以用于芯和殼，由GaAsSb、GalnAs> InP和/或InPAs例示,但不限于這些。而且，通過縮放芯/殼尺寸比例到量子范圍而可實現(xiàn)能帶結(jié)構(gòu)工程設(shè)計，其允許精確地控制能帶對準(zhǔn)。此外，載流子運輸可以受到在受約束半導(dǎo)體中所形成的離散能量水平控制，允許可用于運輸?shù)妮d流子的高度選擇性。
[0061]提供所公開的實施例的前文的描述以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能做出和使用所描述的實施例。對這些實施例的各種修改將對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見，并且本文所限定的一般原理可以應(yīng)用于其它實施例，而不偏離本公開的范圍。因此，本發(fā)明并非預(yù)期限于本文所示的實施例，而是與根據(jù)所附權(quán)利要求和本文所公開的原理和新穎特征一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種包括徑向納米線江崎二極管的裝置，其中所述徑向納米線包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體芯和不同于所述第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體殼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括柵控徑向納米線江崎二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括隧穿場效晶體管(TFET)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，其還包括:定位于所述殼周圍的柵絕緣層和鄰近于所述柵絕緣層定位的柵電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，在所述芯與所述殼之間的隧穿電流方向基本上平行于支承所述納米線的基板的主表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，在所述芯與所述殼之間的隧穿電流方向基本上垂直于所述柵電極的表面，所述柵電極朝向所述納米線和所述柵絕緣層。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，在所述芯與所述殼之間的隧穿電流方向基本上平行于支承所述納米線的基板的主表面并且基本上垂直于朝向所述納米線和所述柵絕緣層的所述柵電極的表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，在所述芯與所述殼之間的隧穿電流方向基本上平行于柵電場方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于: 所述納米線芯包括具有第一摻雜濃度的第一導(dǎo)電類型的下部半導(dǎo)體部和位于所述下部上的上部； 所述上部包括具有比所述下部的所述第一摻雜濃度更低和比所述殼的摻雜濃度更低的第二摻雜濃度的電絕緣材料或半導(dǎo)體材料； 所述芯的所述下部電接觸所述第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體源極區(qū)域并且所述殼電接觸所述第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)域； 所述殼鄰近于所述芯的所述上部定位并且至少部分地與所述芯的所述下部重疊以形成pn結(jié)；以及 所述柵電極至少部分地與所述Pn結(jié)重疊。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述殼充分地薄以在所述柵絕緣層與所述芯之間形成量子阱。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述芯和所述殼中的至少一個充分地薄以增加所述裝置中的電荷載流子的能量。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，其還包括:位于所述芯與所述TFET的源極區(qū)域和漏極區(qū)域中至少一個之間的屏障區(qū)域。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述屏障區(qū)域材料具有比所述半導(dǎo)體芯材料更高的能帶隙。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于: 所述屏障區(qū)域材料具有比所述半導(dǎo)體芯材料和所述半導(dǎo)體殼材料更高的能帶隙； 所述屏障區(qū)域包括插塞形區(qū)域，所述插塞形區(qū)域在導(dǎo)帶與價帶邊緣二者處具有足夠高的能帶偏移以抑制泄漏電流；以及 所述屏障區(qū)域包括電絕緣材料或輕度摻雜的、本征的或半絕緣的半導(dǎo)體材料，其具有116 cm_3或更低的摻雜濃度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括太陽能電池。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述太陽能電池包括多結(jié)太陽能電池，所述多結(jié)太陽能電池除了所述徑向納米線江崎二極管之外還包括平面太陽能電池。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述二極管直立于所述平面太陽能電池的上表面上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述平面太陽能電池包括硅pn結(jié)并且所述江崎二極管包括II1-V半導(dǎo)體pn結(jié)。
19.一種操作包括徑向半導(dǎo)體納米線的柵控江崎二極管的方法，其中在所述徑向半導(dǎo)體納米線的相反地?fù)诫s的芯與殼之間的隧穿電流基本上平行于由柵電極提供給所述徑向半導(dǎo)體納米線的電場而流動。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述芯包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體芯并且所述殼包括不同于所述第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體殼。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，其還包括:定位于所述殼周圍的柵絕緣層和鄰近于所述柵絕緣層而定位的柵電極。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，在所述芯與所述殼之間的隧穿電流基本上平行于支承所述納米線的基板的主表面而流動。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，在所述芯與所述殼之間的隧穿電流基本上垂直于朝向所述納米線和所述柵絕緣層的所述柵電極的表面而流動。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，在所述芯與所述殼之間的隧穿電流基本上平行于支承所述納米線的基板的主表面而流動并且在所述芯與所述殼之間的隧穿電流基本上垂直于朝向所述納米線和所述柵絕緣層的所述柵電極的表面而流動。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述柵控江崎二極管包括TFET。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于: 所述納米線芯包括具有第一摻雜濃度的第一導(dǎo)電類型的下部半導(dǎo)體部和位于所述下部上的上部； 所述上部包括具有比所述下部的所述第一摻雜濃度更低和比所述殼的摻雜濃度更低的第二摻雜濃度的電絕緣材料或半導(dǎo)體材料； 所述芯的所述下部電接觸所述第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體源極區(qū)域并且所述殼電接觸所述第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)域； 所述殼鄰近于所述芯的所述上部定位并且至少部分地與所述芯的所述下部重疊以形成pn結(jié)；以及 所述柵電極至少部分地與所述Pn結(jié)重疊。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于: 所述芯的上部阻擋平行于所施加的源-漏場的隧道載流子的較大側(cè)向生成； 所述柵電極提供垂直于所述Pn結(jié)的場使得跨越包括源極-漏極和柵極場的所述pn結(jié)的總電場基本上垂直于所述pn結(jié)； 費米能階在所述Pn結(jié)的兩側(cè)上基本上恒定；以及 跨越所述pn結(jié)在費米能階中基本上逐步感應(yīng)的變化提供載流子的亞熱隧道生成，所 述載流子的亞熱隧道生成提供小于60 mV/dec的亞閾值擺幅。
【專利摘要】徑向納米線二極管裝置包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體芯和不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體殼。該裝置可以是TFET或太陽能電池。
【IPC分類】H01L31-0693, B82Y10-00, H01L29-06, H01L29-885
【公開號】CN104603952
【申請?zhí)枴緾N201380036099
【發(fā)明人】L-E.維爾納松, E.林德, J.奧爾松, L.薩米爾松, M.比約克, C.舍蘭德, A.迪
【申請人】昆南諾股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2013年7月5日
【公告號】EP2870632A2, US20150171076, WO2014006503A2, WO2014006503A3