一种技术，用于加强例如光电装置等的半导体装置中载流子（例如电子和／或空穴）的生成，通过使用该装置的表面和热量辐射表面的微米并置，最好它们之间的间隙被抽空，接收来自一加热的表面的辐射。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通过入射辐射的作用在半导体内生成例如电子和空穴的载流子的领域，且更具体地涉及从加热的表面的辐射发射，且在一重要的应用中，涉及由于非常接近于该被加热的表面，增强在光电装置等内载流子的的生成。
技术介绍
在普通的光电单元中，接近于形成该单元的半导体材料的表面形成一半导体p-n结。当例如太阳的一光源发射的光子照射在该单元表面上时，生成电子—空穴对。这些电子—空穴对通过是该p-n结的结果的空间电荷电位而被分开。最后的结果是DC电流。除了替换一光源以外，热光电以类似的方式进行操作，温度高于半导体材料的一表面起到光子源的作用。在此情况下，热辐射是能量传送的机理且限定该辐射的光谱成分的发射表面的温度必须与该材料和该半导体的电子特性例如带隙相匹配以使转换效率最佳。现有的热光电装置和系统被设计成使相对于热辐射的特征波长，发射表面与单元表面之间的距离较大。因此，该热辐射传送的特征在于斯忒藩—玻耳兹曼定律及其由普朗克定律规定的光谱成分。微量辐射热传送现从半导体装置，包括光电单元等的领域转到辐射热传送的总的领域，在辐射热传送的经典理论中，热平衡中的一平坦表面及其周围的波长的每个间隔和每个区域的辐射功率由普朗克定律给出。普朗克定律在所有波长上的积分得出用于黑表面的斯忒藩—玻耳兹曼定律。类似地该定律控制两黑表面之间的能量的交换。普朗克定律预言在辐射体的一给定温度的辐射能量的大部分将围绕最大光谱强度“朗伯德马克斯(lambdamax)”的波长。“朗伯德马克斯”通过维恩位移定律被预测。在较短波长，能量衰落非常快速，而在大于朗伯德马克斯的波长，衰落要平缓得多。在较低的温度，朗伯德马克斯出现在较长的波长。在以上的经典理论中，假定相比于所包含的能量的波长，辐射表面之间的距离较大。普朗克将该条件加于他的推导。在最后的几个十进位上一小段辐射热量传送理论和实验已得出其中辐射固体之间的间隔是在交换的辐射的特征波长的数量级上或小于其。有实验证据表明由与波长相同数量级或更小的距离所分开的两表面(介质至介质或金属至金属)之间的能量交换比在较大的距离上大几倍，且随着距离的减小，该效果的幅值快速增大。这样的实验的例子是Cravalho，E.G等，1967年11月，“介电质之间的辐射传送上的小间隔的效果”，热量传送期刊(Journal ofHeat Transfer)，351-358页；Hargreaves，C.M.，1973年，“紧密间隔的物体之间的辐射传送”，菲利普斯研究报告(Philips Res.Reports)增刊第5期，1-80页；和Kutateladze，S.S.等，1978年8月，“在冷冻温度的金属板之间的间隙幅值对它们的热相互作用的影响”，Sv.Phys.Dokl.23(8)，577-578页。随着小或“微量”间隔的幅值增大的数量级由Polder，D.等人在理论上被预测，1971年11月，“在紧密间隔的物体之间的辐射热量传送的理论”，物理评论(Physical Review B)，第4卷，第10期，3303-3314页和Levin，M.L.等人，1980年，“对由于起伏电磁场所致的热量交换的理论的贡献”，Sov.Phys.JETP，第6卷，1054-1063页。构成本专利技术的基础，如在1996年6月的美国麻省理工学院尚未公布的我的题为“经微量辐射传送的加强的半导体载流子的生成，MPC-电功率财政方法政策，出射能量技术中相互作用的改革(Enhanced Semiconductor Carrier Generation Via Microscale RadiativeTransfer，MPC-An Electric Power Finance Instrument Policy，InterrelatedInnovations in Emerging Technologies”论文中更全面描述的，是我在概念上的新的理解及发现这些先前未涉及的热光电能量转换的技术和小间隔辐射热量传送系统的技术可以这样的方式被协和地组合以使通过使用半导体装置的表面和一加热的表面的非常小的间隙并置，加强接收来自该加热的表面的例如光子的辐射的例如光电单元等的半导体装置中的半导体载流子(电子和空穴)的生成。本专利技术的目的因此本专利技术的主要目的是提供一种新的且改善的通过使用半导体表面或装置的表面和一加热的表面的非常小的间隙(“微量“)并置，加强在接收来自该加热的表面的辐射的半导体装置及其附近表面中的载流子(例如电子和/或空穴)的生成的方法。再一目的是提供一种改善的热光电系统。其他以及另外的目的将在下文中被说明且在后附的权利要求中被更具体地描述。总之，从一更广的方面说，本专利技术包含一种加强在接收来自一加热的表面的辐射的一半导体及其附近表面中的载流子的生成的方法，包括并置地放置这些表面，并调节它们之间的间隙到微量间隔。更概括地，本专利技术以这样的方式将先前未涉及的热光电能量转换技术和小间隔辐射热量传送系统的技术相组合以使加强半导体载流子的生成。下面将详细描述优选的及最佳的方式设计和实现方案。下面将结合附图描述本专利技术，该附图说明了当被应用于一热光电装置的示例性应用时的本专利技术的新颖的原理。参见附图，根据本专利技术并置的，以在温度TH的基本平坦的加热表面的形式被概略性地示出为1的包括光子的辐射的一加热的表面发射体，非常接近于该辐射的一半导体接收体，例如在相对冷却温度TC的一光电单元的一基本上平行的表面2，如在我的所述论文中46页所述的。将在该单元的底或后表面或从前有效表面凹入的表面中提供单元集电触点和栅极(未示出)。表现为响应于来自加热的表面1的入射辐射，载流子生成的显著增多的本专利技术的被加强的协作效果是通过实现表面1和2达到上述临界的非常的接近的程度，两者之间具有一0.01微米数量级(高至约1微米的数量级)的一微隙(抽空的间隙)而被实现的，如在所述论文46页上所述的，且如在所述论文的77页上所示的甚至高至100微米的较长的波长的某些情况(如在低温应用及类似情况)下，对于大多数应用，0.01-20微米是一较佳的范围。在表面1和2之间的决定性的微米范围的分开间隙的精细调整可如我的所述论文的84-85页上更完整所述的，通过例如新焦点公司(New Focus Corporation)的型号8085的压电控制的校平台等的装置而被控制。而且，考虑到非常小的间隙，如通过常规的隔离台及类似装置，要求隔离振动。尽管结合光电半导体装置的例子对本专利技术进行了描述，显然一半导体表面和一加热的表面的紧密并置的载流子加强效果从种属上说是可应用的且是有用的。替换平坦表面，如我的所述论文的66-67页上所述的，可蚀刻图形或相反地形成为三微形式(通道，岛等)以修正被传送给并置的半导体表面的辐射能量的电磁频谱。然后可以有从一维，MTPV，即控制两个表面之间的距离，到三维的自然传播，其中除了微量间隔外，作为后面两维的一函数的这些表面的特性也被控制。总之，如果x和y是在发射体和接收体基片表面的平面中且z是垂直于它们，则自由度是z在该两基片之间，z在一或两基片内，x和y在一或两基片内，及一基片的x和y相对于另一个。半导体包括硅和二元、三元和四元复合半导体，包括InAs，InGaAs和InGaAsSb及其他。而且，该本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种加强接收来自一加热的表面的辐射的一半导体表面中的载流子的生成的方法，包括有步骤：并置地放置这些表面，并将它们之间的间隙调整至微米尺寸的间隔。
【技术特征摘要】
US 1997-7-30 08/902,8171.一种加强接收来自一加热的表面的辐射的一半导体表面中的载流子的生成的方法，包括有步骤并置地放置这些表面，并将它们之间的间隙调整至微米尺寸的间隔。2.根据权利要求1的方法，其中该间隙被抽空且该间隔被调整至从约0.01至100微米的数量级。3.根据权利要求2的方法，其中该半导体表面包括一相对较冷的光电装置。4.根据权利要求3的方法，其中该光电装置的表面和该加热的表面的表面基本上是平面的。5.根据权利要求4的方法，其中这些并置的表面中的一个或两者被构图。6.根据权利要求4的方法，其中除了控制这些表面之间的间隔外，与该间隔正交和平行的维度上的这些表面的一或多个的特性被改变。7.一种组合的辐射传送和热光电装置设备，具有组合的一光电单元表面和一加热的辐射表面，后者被定位与该单元表面相并置并与其分开达微米或其几分之一的数量级的一间隙。8.根据权利要求7的设备，其中该间隙被抽空且该间隔被调整至从约0.01至100微米的数量级。9.包括一组合的半导体表面和一加热的表面的设备，该加热的表面将辐射入射至该半导体表面以生成半导体载流子，这些表面被紧密并置地支持，分开一达微米或其几分之一的数量级的抽空的间隙。10.一种加强接收来自一加热的表面的辐射的一半导体表面中的载流子的生成的方法，包括有步骤从一温度TH的加热的表面发射辐射；通过一抽空的间隙耦合该辐射用于由一保持在温度TC的相对较冷的半导体表面接收，其中TH＞TC；且将该间隙的厚度调整至亚微米/微米的数量级以响应于通过该间隙耦合的该辐射，实现该半导体中带电载流子生成的加强的增多。11.根据权利要求10的方法，其中该加热的表面和半导体表面中的一个或两者被提供有形成用于修正通过该间隙耦合的发射的辐射的频谱的材料。12.根据权利要求11的方法，其中该材料沿任一或两表面的X、Y和Z轴中的一或多个被提供。13.根据权利要求11的方法，其中任一或两表面被提供有图形、通道、岛和三维形式中的一种。14.根据权利要求10的方法，其中通过控制这些表面的校平来调整该亚微米/微米厚度。15.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特斯蒂芬迪马特奥，
申请(专利权)人：罗伯特斯蒂芬迪马特奥，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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