DE3615515C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Solarzellenanordnung
zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie gemäß der
im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Eine bekannte Solarzellenanordnung zur Umwandlung
von Licht in elektrische Energie ist auf Seite 692 der
Übersicht der "16th IEEE Photovoltaic Specialists Conference"
beschrieben und in Fig. 2 dargestellt.
Entsprechend der Fig. 2 enthält diese Solarzellenanordnung
ein Siliciumsubstrat 1 vom n-Leitungstyp, das
nachfolgend als n-Si-Substrat bezeichnet wird. Auf dem n-
Si-Substrat 1 liegt eine Siliciumschicht 2 vom
p-Leitungstyp. Diese Siliciumschicht 2 vom p-Typ (p-Si-
Schicht 2) ist mit einer Germaniumschicht 3 bedeckt. Auf
der Germaniumschicht 3 liegt eine Gallium-Arsen-Schicht 4
vom n-Leitungstyp (n-GaAs-Schicht 4), auf der
wiederum eine Gallium-Arsen-Schicht 5 vom p-
Leitungstyp angeordnet ist. Auf der p-GaAs-Schicht 5 liegt
ferner ein Siliciumnitridfilm 6 mit einer Dicke von 60 bis
80 nm. Elektroden 7 und 8 stehen einerseits
mit der p-GaAs-Schicht 5 und andererseits mit dem
n-Si-Substrat 1 in ohm'schem Kontakt.
Im folgenden wird die Wirkungsweise der Solarzellenanordnung
nach Fig. 2 näher beschrieben.
Fällt von oben in Fig. 2 Licht auf die Solarzellenanordnung,
so wird infolge des Lichteinfalls ein Strom durch
lichtelektrische Umwandlung erzeugt, und zwar bezüglich
des kurzen Wellenlängenbereichs des Lichts zwischen der
n-GaAs-Schicht 4 und der p-GaAs-Schicht 5 und bezüglich
der längeren Wellenlängenbereiche des Lichts zwischen dem
n-Si-Substrat 1 und der p-Si-Schicht 2. Der Strom wird
über die Elektroden 7 und 8 jeweils abgenommen.
Im vorliegenden Fall ist die auf der p-Si-Schicht 2 liegende
Ge-Schicht 3 als amorpher Film ausgebildet und beispielsweise
durch Vakuumaufdampfung erzeugt worden. Der
Film weist eine sehr gute kristalline Struktur auf, die
durch eine Rekristallisationstechnik erzeugt worden ist,
beispielsweise mit Hilfe des sogenannten Laserglühens.
Durch die Ge-Schicht 3 wird eine verbesserte kristalline
Struktur der auf ihr zu liegen kommenden n-GaAs-Schicht 4
erhalten, da die Ge-Schicht 3 eine Gitterkonstante aufweist,
die sehr nahe bei der Gitterkonstanten der n-GaAs-
Schicht 4 liegt.
Bei der oben beschriebenen bekannten Solarzellenanordnung
zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie
ist es nicht möglich, die n-GaAs-Schicht 4 mit guten kristallinen
Eigenschaften herzustellen, wenn diese direkt
auf der p-Si-Schicht 2 aufgebracht wird. Deshalb wird die
Ge-Schicht 3 zwischen der p-Si-Schicht 2 und der n-GaAs-
Schicht 4 angeordnet. Die Ge-Schicht 3 hat jedoch in diesem
Fall eine schmalere Energiebandlücke als das Silicium,
wobei angenommen wird, daß Germanium eine Energiebandlücke
von 0,66 eV und Silicium eine Energiebandlücke von 1,11 eV
aufweisen. Das bedeutet, daß Licht mit demjenigen Wellenlängenbereich
abgeschnitten bzw. absorbiert wird, für das
eine Umwandlung in elektrische Energie durch die Diode
vorgesehen ist, die durch das n-Si-Substrat 1 und die p-
Si-Schicht 2 gebildet wird. Diese Diode führt daher keine
Umwandlung von Licht in elektrische Energie mehr durch,
so daß der Umwandlungswirkungsgrad relativ klein ist.
Eine weitere Solarzellenanordnung zur Umwandlung von
Licht in elektrische Energie ist im Artikel "GaAs/Ge/Si
SOLAR CELLS" von B-Y Tsaur, John C. C. Fan, G. W. Tuner,
B. D. King, in Proc. 17th IEEE Photovoltaic Specialists
Conf., Seite 440 (1984) beschrieben. In diesem Artikel
wird ausgeführt, daß ein Licht in elektrische Energie umwandelndes
Element, das GaAs enthält sowie einen pn-Übergang
aufweist, erzeugt wird, nachdem eine Germaniumschicht
auf der Oberfläche eines Siliciumsubstrats durch Elektronenstrahlaufdampfung
im Vakuum hergestellt worden ist.
Aus der US-PS 44 00 868 ist es darüber hinaus bekannt, bei einer Solarzelle
mit Vorteil Si und GaAs enthaltene Materialien einzusetzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Solarzellenanordnung
so weiterzubilden, daß bei Sicherstellung guter kristalliner
Eigenschaften des Halbleiterbereichs ein höherer Gesamtwirkungsgrad
durch vermehrte Umwandlung von Licht in elektrische Energie innerhalb
des Siliciumbereichs erhalten wird.
Die Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß die
Halbleiterschicht eine Zink-Selen-Schicht ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
Die Zeichnungen stellen neben dem Stand der Technik Ausführungsbeispiele
der Erfindung dar. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Solarzellenanordnung
zur Umwandlung von Licht in elektrische
Energie entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine bekannte
Solarzellenanordnung der genannten Art und
Fig. 3 bis 8 Querschnitte durch Solarzellenanordnungen
nach der Erfindung gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
Im folgenden wird zunächst auf die Fig. 1 Bezug genommen,
um den wesentlichen Aufbau einer Solarzellenanordnung nach
der Erfindung näher zu beschreiben.
Die Solarzellenanordnung nach Fig. 1 enthält ein n-Si-
Substrat 1 und eine auf diesem liegende p-Si-Schicht 2,
die durch Diffusion von Bor erzeugt worden ist. Auf
der p-Si-Schicht 2 liegt eine Zink-Selen-Schicht 3A, die
eine Dicke von 0.1 bis mehrere µm aufweist und
durch ein Molekularstrahl-Epitaxieverfahren gebildet
worden ist. Zur Rekristallisation wurde diese Schicht
unter hohem Druck getempert, im Ausführungsbeispiel durch sogenanntes
Laserglühen. Mit dem Bezugszeichen 4 ist eine n-GaAs-
Schicht bezeichnet, die Silicium, Selen, Schwefel und/oder
Tellur enthält und die auf der Zink-Selen-Schicht 3A gebildet
worden ist durch epitaktisches Aufwachsen
aus der Gasphase oder der flüssigen Phase. Auf
diese Weise wird eine gute kristalline GaAs-Schicht erhalten,
da die Gitterkonstante von Zink-Selen mit 0,5667 nm
sehr nahe bei der Gitterkonstanten von GaAs mit
0,565 nm liegt. Auf der Schicht 4 liegt eine p-
GaAs-Schicht 5, die Elemente der Gruppe II des Periodensystems
enthält, beispielsweise Zink, Beryllium und/oder
Magnesium, und die in ähnlicher Weise mit Hilfe eines
epitaktischen Verfahrens wie die n-GaAs-Schicht 4 erzeugt
worden ist. Oberhalb der p-GaAs-Schicht 5 liegt auf dieser
ein reflexionsverhindernder Film 6 aus Siliciumnitrid, der
mit Hilfe eines Plasma-CVD-Verfahrens hergestellt worden
ist. Dieser Film 6 enthält an den erforderlichen Stellen
durch photolithographische Methoden gebildete Öffnungen.
Elektroden 7 und 8 stehen einerseits mit der p-GaAs-
Schicht 5 und andererseits mit den n-Si-Substrat 1 in ohmschem
Kontakt. Durch die Bezugziffer 9 wird ein Siliciumbereich
bezeichnet, der durch das n-Si-Substrat 1 und die
p-Si-Schicht 2 gebildet ist. Dagegen bezeichnet die Bezugsziffer
10 einen Halbleiterbereich aus einer Verbindung
von Elementen aus der Gruppe III und V des Periodensystems,
der Gallium und Arsen enthält, und der durch die
n-GaAs-Schicht 4 und die p-GaAs-Schicht 5 gebildet ist.
Fällt Licht bzw. Sonnenlicht von oben auf die in
Fig. 1 dargestellte Solarzellenanordnung, so wird Licht
mit relativ kurzer Wellenlänge im Bereich des pn-Übergangs
absorbiert, der durch die n-GaAs-Schicht 4 und die
p-GaAs-Schicht 5 gebildet ist. Dieses Licht wird in ein
elektrisches Signal umgewandelt. Ebenfalls wird Licht mit
relativ langer Wellenlänge, das die oben beschriebenen
GaAs-Schichten 4 und 5 sowie die Zn-Se-Schicht 3A durchsetzt
hat, absorbiert und in ein elektrisches Signal umgewandelt,
und zwar im Bereich des pn-Übergangs, der durch
das n-Substrat 1 und die p-Si-Halbleiterschicht 2 gebildet
ist. Der durch Lichtumwandlung erzeugte Strom fließt durch
die ZnSe-Schicht 3A und wird über die Elektroden 7 und 8
abgenommen.
Wie bereits erwähnt, wird bei der bekannten Solarzellenanordnung
durch die Ge-Schicht 3 Licht in einem Wellenlängenbereich
absorbiert bzw. vollständig gesperrt,
in dem die Siliciumbereiche 1 und 2 empfindlich sind. In
ihnen kann daher langwelliges Licht nicht mehr in elektrischen
Strom umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu weist die
ZnSe-Schicht 3A (Zink-Selen-Schicht) gegenüber Silicium
eine vergrößerte Energiebandlücke von 2,67 eV auf und
wirkt im in Frage kommenden Wellenlängenbereich als transparente
Schicht, so daß die beim Stand der Technik auftretenden
Nachteile überwunden werden.
De GaAs-Schichten 4 und 5 sind gegenüber dem Stand der
Technik in anderer Weise auf der ZnSe-Schicht 3A hergestellt
worden, weisen aber näherungsweise gleiche Umwandlungswirkungsgrade
wie die entsprechenden Schichten beim
Stand der Technik auf, da sie mit guten kristallinen Eigenschaften
ausgestattet sind.
Zusammenfassen läßt sich feststellen, daß nunmehr gegenüber
der bekannten Solarzellenanordnung eine verbesserte
Solarzellenanordnung zur Umwandlung von Licht
in elektrische Energie vorliegt, deren Gesamtumwandlungswirkungsgrad
von Licht in elektrische Energie wesentlich
verbessert ist.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wurde für den
Halbleiterbereich 10 eine III-V-Verbindung verwendet, also
eine Verbindung von Elementen aus der Gruppe III und V
des Periodensystems der Elemente. Das GaAs kann aber auch
durch AlxGa1-xAs ersetzt werden, und zwar mit einem beliebigen
Anteil an X, da auf der ZnSe-Schicht 3A gutes
kristallines AlxGa1-xAs erzeugt werden kann. Im vorliegenden
Fall gilt die Beziehung 0 < X < 1 mit dem Zusammensetzungsverhältnis
AlAs : GaAs = X : 1-X.
Ferner können mehrere AlxGa1-XAs-Bereiche 10A, 10B, 10C
in der Weise übereinanderliegend angeordnet werden, daß
der Zusammensetzungsanteil X von Al um so größer wird, je
näher der jeweilige Bereich an der oberen Schicht liegt.
In diesem Fall befinden sich in den jeweiligen Bereichen
10A, 10B, 10C von unten nach oben jeweils n-AlxGa1-xAs-
Schichten 4A, 4B, 4C und p-AlxGa1-xAs-Schichten 5A, 5B,
5C, wie die Fig. 3 zeigt.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind alle pn-Übergänge
in der Weise ausgebildet, daß die p-Schicht über der n-
Schicht liegt. D. h., die p-Schichten werden zuerst vom
Licht durchsetzt. Es ist aber auch möglicht, die jeweiligen
Schichten zu vertauschen, so daß innerhalb eines pn-
Übergangs zuerst eine n-Schicht vom Licht durchsetzt wird
und dann eine p-Schicht.
Wie oben beschrieben, sind alle pn-Übergänge elektrisch
in Reihe geschaltet. Es ist aber auch möglich, parallel
zueinander angeordnete pn-Übergänge vorzusehen, wobei die
Stromentnahme an ihnen jeweils getrennt erfolgt, indem
Gräben 11 in die Schichten 4 und 5 eingebracht werden und
Elektroden 12 jeweils in Kontakt mit der ZnSe-Schicht 3A
stehen, wie in Fig. 4 gezeigt ist. In diesem Fall ist es
nicht erforderlich, daß die pn-Übergänge die gleiche Richtung
aufweisen.
Ebenfalls sind bei den dargestellten Ausführungsbeispielen
der Siliciumbereich 9, der GaAs-Bereich 10 und die
AlxGa1-xAs-Bereiche 10A, 10B, 10C flach bzw. eben ausgebildet.
Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.
Die genannten Bereiche können ebenso konkav oder konvex
oder mäanderförmig ausgebildet sein, wie die Fig. 5 zeigt.
Wie beschrieben, enthält das Substrat 1 Silicium kann aber
auch aus einem SOS-(Silicium auf Saphir)-Substrat bestehen,
das ein Substrat aus Saphir 1A enthält, wie die Fig. 6
zeigt, auf dem eine n-Si-Schicht 1B liegt. Eine Elektrode
8 kann hier in gleicher Weise wie in Fig. 4 gebildet werden.
Der Si-Bereich 9 befindet sich üblicherweise an der Seite
des Substrat 1. Allerdings kann an der Seite des Substrats
1, wie die Fig. 7 zeigt, auch der Halbleiterbereich
10 angeordnet sein, der aus einer III-V-Verbindung
besteht. In diesem Fall enthält jedoch die Schicht 1 ein
Material, beispielsweise ZnSe, bei dem ein Ende eines
Lichtabsorptionsbandes im Vergleich zu GaAs, AlxGa1-xAs,
Si an der kürzeren Wellenlängenseite liegt. Licht, beispielsweise
Sonnenlicht, fällt bei dem in Fig. 7 gezeigten
Ausführungsbeispiel von unten auf die Halbleitereinrichtung.
Die Herstellung dieser Halbleitereinrichtung erfolgt
so, daß zuerst ein relativ dickes n-Si-Substrat gebildet
wird. Anschließend werden die unteren Schichten 2,
3A, 4, 5, 1, 6 und 7 der Reihe nach übereinanderliegend
hergestellt. Das n-Si-Substrat wird anschließend zur Bildung
der Schicht 1B zu einem gewissen Teil abgetragen,
so daß dann darauf die Elektrode 8 niedergeschlagen werden
kann.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die
Elektrode 7 direkt mit der p-GaAs-Schicht 5 verbunden.
Hierdurch tritt ein Widerstand in Querrichtung zwischen
den Elektroden 7 und dem Bereich der p-GaAs-Schicht 5
auf, in dem keine Elektroden vorhanden sind. Um dies zu
vermeiden, kann eine p-AlxGa1-xAs-Schicht 13 auf der
p-GaAs-Schicht 5 angeordnet sein, wie die Fig. 8 zeigt,
also zwischen der Schicht 5 und der Schicht 6. Diese
Schicht 13 kann ein Material mit einem Ende des Lichtabsorptionsbandes
an der niedrigeren Wellenlängenseite als
die Schicht 5 und mit einem kleinen spezifischen Widerstand
enthalten oder aus einem solchen bestehen.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung klar hervorgeht,
liegt entsprechend der Erfindung eine Zink-Selen-Schicht (ZnSe)
zwischen dem Siliciumbereich und dem aus einer III-V-
Verbindung bestehenden Halbleiterbereich, so daß Licht
mit demjenigen Wellenlängenbereich, in dem der pn-Übergang
am Siliciumbereich Licht in elektrischen Strom umwandeln
kann, bis zu diesem pn-Übergang übertragen werden
kann. Ferner verbessern sich durch die Zink-Selen-
Schicht die kristallinen Eigenschaften des aus einer
III-V-Verbindung bestehenden Halbleiterbereichs, so daß
insgesamt ein verbesserter Gesamtwirkungsgrad bei der Umwandlung
von Licht in elektrische Energie erhalten wird.
Claims (6)
1. Solarzellenanordnung mit
- - einem Siliciumbereich (9), der einen pn-Übergang aufweist.
- - einer auf dem Siliciumbereich (9) liegenden kristallisierten Halbleiterschicht (3A).
- - wenigstens einem auf der Halbleiterschicht (3A) liegenden Halbleiterbereich (10) aus einer III-V-Verbindung mit einem Gallium und Arsen enthaltenden pn-Übergang, wobei der Halbleiterberiech (10) eine Lichteinrittsseite der Solarzellenanordnung bildet, und
- - einer Vielzahl von Elektroden (7, 8) zur Entnahme eines durch Licht erzeugten Stroms von den beiden Bereichen (9, 10), dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschicht (3A) eine Zink-Selen-Schicht ist.
2. Solarzellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Halbleiterschicht (3A) mehrere AlxGa1-xAs-Halbleiterbereiche
(10A, 10B, 10C) mit jeweils einem pn-Übergang übereinanderliegend angeordnet
sind, und daß deren Zusammensetzungsanteil x von Al umso größer
ist, je näher der jeweilige Bereich an der oberen Schicht liegt (Fig. 3).
3. Solarzellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Halbleiterbereich (10) Gräben (11) bis hinab zur Halbleiterschicht
(3A) aufweist, und daß in den Gräben (11) befindliche Elektroden (12) direkt
in Kontakt mit der Halbleiterschicht (3A) sind (Fig. 4).
4. Solarzellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Siliciumbereich (9) auf einem Substrat aus Saphir (1A) angeordnet
ist, auf dem eine n-Si-Schicht (1B) des Siliciumbereichs (9) liegt (Fig. 6).
5. Solarzellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Halbleiterbereich (10) auf einem Substrat (1) angeordnet ist, bei
dem ein Ende eines Lichtabsorptionsbands im Vergleich zu GaAs, AlxGa1-xAs,
Si an der kürzeren Wellenlängenseite liegt (Fig. 7).
6. Solarzellenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Substrat ZnSe enthält.
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| JP2527791B2 (ja) * | 1988-08-05 | 1996-08-28 | 三菱電機株式会社 | Ｍｓｍ型半導体受光素子 |
| JPH02218174A (ja) * | 1989-02-17 | 1990-08-30 | Mitsubishi Electric Corp | 光電変換半導体装置 |
| JPH0793452B2 (ja) * | 1991-06-25 | 1995-10-09 | 株式会社日立製作所 | タンデムヘテロ光電変換素子の製造方法 |
| US5738731A (en) | 1993-11-19 | 1998-04-14 | Mega Chips Corporation | Photovoltaic device |
| US6362097B1 (en) | 1998-07-14 | 2002-03-26 | Applied Komatsu Technlology, Inc. | Collimated sputtering of semiconductor and other films |
| US6693033B2 (en) | 2000-02-10 | 2004-02-17 | Motorola, Inc. | Method of removing an amorphous oxide from a monocrystalline surface |
| US6392257B1 (en) | 2000-02-10 | 2002-05-21 | Motorola Inc. | Semiconductor structure, semiconductor device, communicating device, integrated circuit, and process for fabricating the same |
| AU2001257346A1 (en) | 2000-05-31 | 2001-12-11 | Motorola, Inc. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| AU2001264987A1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-14 | Motorola, Inc., A Corporation Of The State Of Delware | Hybrid semiconductor structure and device |
| WO2002009187A2 (en) | 2000-07-24 | 2002-01-31 | Motorola, Inc. | Heterojunction tunneling diodes and process for fabricating same |
| US6555946B1 (en) | 2000-07-24 | 2003-04-29 | Motorola, Inc. | Acoustic wave device and process for forming the same |
| US6638838B1 (en) | 2000-10-02 | 2003-10-28 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure including a partially annealed layer and method of forming the same |
| US20020096683A1 (en) | 2001-01-19 | 2002-07-25 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating GaN devices utilizing the formation of a compliant substrate |
| US6673646B2 (en) | 2001-02-28 | 2004-01-06 | Motorola, Inc. | Growth of compound semiconductor structures on patterned oxide films and process for fabricating same |
| WO2002082551A1 (en) | 2001-04-02 | 2002-10-17 | Motorola, Inc. | A semiconductor structure exhibiting reduced leakage current |
| US6709989B2 (en) | 2001-06-21 | 2004-03-23 | Motorola, Inc. | Method for fabricating a semiconductor structure including a metal oxide interface with silicon |
| US6992321B2 (en) | 2001-07-13 | 2006-01-31 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating semiconductor structures and devices utilizing piezoelectric materials |
| US6646293B2 (en) | 2001-07-18 | 2003-11-11 | Motorola, Inc. | Structure for fabricating high electron mobility transistors utilizing the formation of complaint substrates |
| US7019332B2 (en) | 2001-07-20 | 2006-03-28 | Freescale Semiconductor, Inc. | Fabrication of a wavelength locker within a semiconductor structure |
| US6693298B2 (en) | 2001-07-20 | 2004-02-17 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating epitaxial semiconductor on insulator (SOI) structures and devices utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form same |
| US6855992B2 (en) | 2001-07-24 | 2005-02-15 | Motorola Inc. | Structure and method for fabricating configurable transistor devices utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form the same |
| US6667196B2 (en) | 2001-07-25 | 2003-12-23 | Motorola, Inc. | Method for real-time monitoring and controlling perovskite oxide film growth and semiconductor structure formed using the method |
| US6639249B2 (en) | 2001-08-06 | 2003-10-28 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabrication for a solid-state lighting device |
| US6589856B2 (en) | 2001-08-06 | 2003-07-08 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for controlling anti-phase domains in semiconductor structures and devices |
| US20030034491A1 (en) | 2001-08-14 | 2003-02-20 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating semiconductor structures and devices for detecting an object |
| US6673667B2 (en) | 2001-08-15 | 2004-01-06 | Motorola, Inc. | Method for manufacturing a substantially integral monolithic apparatus including a plurality of semiconductor materials |
| US20030071327A1 (en) | 2001-10-17 | 2003-04-17 | Motorola, Inc. | Method and apparatus utilizing monocrystalline insulator |
| WO2003052836A1 (en) * | 2001-12-14 | 2003-06-26 | Midwest Research Institute | Multi-junction solar cell device |
| US7309832B2 (en) * | 2001-12-14 | 2007-12-18 | Midwest Research Institute | Multi-junction solar cell device |
| US6916717B2 (en) | 2002-05-03 | 2005-07-12 | Motorola, Inc. | Method for growing a monocrystalline oxide layer and for fabricating a semiconductor device on a monocrystalline substrate |
| US7169619B2 (en) | 2002-11-19 | 2007-01-30 | Freescale Semiconductor, Inc. | Method for fabricating semiconductor structures on vicinal substrates using a low temperature, low pressure, alkaline earth metal-rich process |
| US6885065B2 (en) | 2002-11-20 | 2005-04-26 | Freescale Semiconductor, Inc. | Ferromagnetic semiconductor structure and method for forming the same |
| US6965128B2 (en) | 2003-02-03 | 2005-11-15 | Freescale Semiconductor, Inc. | Structure and method for fabricating semiconductor microresonator devices |
| US7020374B2 (en) | 2003-02-03 | 2006-03-28 | Freescale Semiconductor, Inc. | Optical waveguide structure and method for fabricating the same |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4094704A (en) * | 1977-05-11 | 1978-06-13 | Milnes Arthur G | Dual electrically insulated solar cells |
| US4295002A (en) * | 1980-06-23 | 1981-10-13 | International Business Machines Corporation | Heterojunction V-groove multijunction solar cell |
| US4400868A (en) * | 1980-12-29 | 1983-08-30 | Varian Associates, Inc. | Method of making a transparent and electrically conductive bond |
| US4387265A (en) * | 1981-07-17 | 1983-06-07 | University Of Delaware | Tandem junction amorphous semiconductor photovoltaic cell |
| JPS58220475A (ja) * | 1982-06-17 | 1983-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | モノリシツクカスケ−ド形太陽電池 |
| JPS59138387A (ja) | 1983-01-28 | 1984-08-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 太陽電池 |
| US4547622A (en) * | 1984-04-27 | 1985-10-15 | Massachusetts Institute Of Technology | Solar cells and photodetectors |
-
1985
- 1985-05-08 JP JP60097031A patent/JPS61255074A/ja active Granted
-
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