JP2013065833A - 半導体ナノ結晶を有する光学反射器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ナノ結晶を有する光学反射器の製造方法を提供する。
【解決手段】複素屈折率n₁を有する少なくとも１つの第１層と、前記複素屈折率n₁とは異なる複素屈折率n₂を有する少なくとも１つの第２層との少なくとも１つの交互スタックを含む、光学反射器の製造方法であって、前記第１層は半導体ナノ結晶を含み、少なくとも以下の段階：光学伝達行列計算方法の使用を含んで、光学反射器の所望のスペクトル反射率窓の特性に基づき、スタックの層の合計数、スタックの各層の厚さ、および複素屈折率n₁およびn₂の値を計算する段階と、前記スタックの層の合計数、スタックの層の厚さ、および予め計算された複素屈折率n₁およびn₂の値に基づき、前記スタックの層の堆積およびアニーリングパラメータを計算する段階と、前記予め計算されたパラメータに応じて、前記スタックの層を堆積し、アニールする段階と、を含む方法を提供する。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、例えば分散型ブラッグ（Bragg）反射タイプであり、またブラッグネットワークまたはブラッグミラーとも呼ばれ、特に光学指数、すなわち光学反射器の材料の１つ以上の層の複素屈折率を修正する半導体ナノ結晶を含む光学反射器の製造方法に関する。

このような光学反射器は、例えば、レーザー、LEDs（発光ダイオード（Light-Emitting Diodes））および他のオプトエレクトロニクス用途などの半導体デバイスの分野で、有利に使用される。このような光学反射器はまた、光電池分野でも有利に使用され、例えば、光電池の前面に置かれることが意図された反射防止構造体、または再び、光電池の裏面に置かれることを目的とする反射構造体を形成する。

分散型ブラッグ反射器（RBD）またはブラッグネットワークは、異なる複素屈折率の材料の交互層を形成する材料のスタックを含む光学反射器である。反射器が光を受け取るとき、干渉が反射器内で発生するが、これらの干渉は、反射器の層の材料の複素屈折率間の差異、これらの層の数および厚さ、並びにまた、スタックを取り囲む材料の光学特性によって決まる。

RBDは、その反射率によって受け取られる波長の関数として規定される。この反射率は特に、スペクトル反射率窓（a spectral reflectivity window）、または光子カットオフバンド、すなわちRBDが他の波長に比較して最大反射率を有する波長の範囲によって特徴付けられる。

RBDは通常、それらの複素屈折率の差異により、III−V型半導体材料、または、例えばSiO₂またはSi₃N₄を非晶質または結晶質シリコンと結合させる材料から作られる。特許文献１および特許文献２には、例えばこのようなRBDについて記載されている。

しかしながら、これらのRBDの１つの欠点は、それらを作るのに費用が多くかかることである。加えて、各材料は化学量論的な材料の場合には一定値である所定の屈折率を有するため、層の複素屈折率を変化させるために層の材料を変化させる必要があり得ることから、これらのRBDのスペクトル反射率窓は調整が難しい。

国際公開第2005/064394号 米国特許出願公開第2002/0163003号

本発明の１つの目的は、例えば、その製造に関してコストを増加させることなく、製造された反射器のスペクトル反射率窓を容易に調整できる分散型ブラッグ反射器を形成する、光学反射器を製造する新規な方法を提供することである。

これを達成するために、本発明は、少なくとも１つの複素屈折率n₁の第１層と、少なくとも１つの複素屈折率n₁とは異なる複素屈折率n₂の第２層と、の少なくとも１つの交互スタックを含む光学反射器を製造する方法を提供し、そこで第１層は半導体ナノ結晶を含み、少なくとも以下の段階：
−光学伝達行列計算方法（an optical transfer matrices calculation method）の使用を含んで、光学反射器の所望のスペクトル反射率窓の特性に基づき、スタックの層の合計数、スタックの各層の厚さ、および複素屈折率n₁およびn₂の値を計算する段階と、
−スタックの層の合計数、スタックの層の厚さ、および予め計算された複素屈折率n₁およびn₂の値に基づき、スタックの層の堆積およびアニーリングパラメータを計算する段階と、
−予め計算されたパラメータに応じて、スタックの層を堆積し、アニールする段階と、
を含む。

このような光学反射器は、互いの上に配置され、異なる複素屈折率を有する少なくとも２つの分離した層を含み、その厚さは、例えばRBDタイプである光学反射器の製造に適している。２層のうちの少なくとも１つは、光学反射器の単一または複数の第１層の複素屈折率n₁を修正する半導体ナノ結晶を含む。

従って、スタックを形成する層の数、これらの層の厚さ、およびこれらの層の複素屈折率を修正することによって、そのスペクトル反射率窓が、特に単一または複数の第１層に作られた半導体ナノ結晶の密度を調整することによって、単一または複数の第１層の複素屈折率n₁を調整できる半導体ナノ結晶の使用を介して、容易に調整され得る光学反射器を作ることができる。

例えばシリコンを含む基板上にスタックを配置させるとき、光学反射器は、スタックによって吸収されるか、または吸収されない波長を選択することができるが、そのことにより、光学反射器の層において光吸収を増大させることができ、基板によって達成される光吸収を最小化させることができる。

加えて、スタックが、半導体ナノ結晶を含む第１層である上部スタック（スタックの上部に配置された層）と、下部スタック（スタックの基盤を形成し、その上に他のスタックの層が配置される層）とを含む場合、これらの上部および下部層は、これらの層に存在する半導体ナノ結晶の存在を踏まえれば導電性であり得、故に電極として使用され得る。

このような方法は、複雑な装置の使用を必要とせず、MOS技術に適合する標準装置を使用することができる。

第１および第２層はそれぞれ、略10nmと500nmの間の厚さ、または略1nmと数ミクロンの厚さの間であり得る。各層の厚さは、略λ／4nに等しいことがあり、ここでλは所望のスペクトル反射率窓の中心波長に対応し、nは層の材料の屈折率（実部）に対応する。

半導体ナノ結晶は非晶または結晶シリコンを含むことができ、および／または第１および／または第２層はシリコン二酸化物および／またはシリコン酸化物および／またはシリコン窒化物および／またはシリコン酸窒化物および／または炭化ケイ素を含むことができる。故に、シリコンベースの材料を完全に含む光学反射器を製造し、レーザー、LEDsまたは他の任意のオプトエレクトロニクスデバイスなどのシリコンを含むオプトエレクトロニクスデバイスと結合されることが意図されるとき、その製造を促進することができる。

このような光学反射器は有利に、例えばSiO₂などを含むシリコンベースのマトリクスに配置された非晶または結晶シリコンのナノ結晶を含むことができる。

複素屈折率n₂の第２層は、半導体ナノ結晶を含むことができる。光学反射器のスタックの全ての層は半導体ナノ結晶を含むことができる。故に、その層のスタックが導電性である光学反射器を有することができる。この場合、層の伝導率は、スタックの層における半導体ナノ結晶の数および密度を変化させることによって、容易に制御され得る。

スタックは、m個の複素屈折率n₁の第１層と、一方が他方の上にある交互形態で配置されたm-1個の複素屈折率n₂の第２層とを含むことができ、ここでmは２以上の整数である。

製造された光学反射器のスペクトル反射率窓は、スタックの層の数、層の厚さ、および層の光学指数を制御することによって制御され得る。これは、特に単一または複数の第１層に形成された半導体ナノ結晶の密度を制御することによって達成される。

スタックの層の堆積およびアニーリングパラメータの計算は、異なる堆積およびアニーリングパラメータによって得られた層の複素屈折率値および厚さに基づいて、各層に対して行われ得る。堆積パラメータは、層の堆積が行われる圧力、および／または層の堆積の間のSiH₄のガス流量および／またはN₂OとSiH₄のガス流量比、および／または堆積時間および／または使用される堆積装置の出力に対応し得る。

スタックの層の堆積の間、スタックの単一または複数の第１層は、ナノ結晶の形成が意図された過剰な半導体を有するように作られることができ、ここで堆積に続いてアニーリングを達成することができ、アニーリング前に堆積された単一または複数の第１層に過剰に存在する半導体の固体状態での沈殿により、単一または複数の第１層に半導体ナノ結晶を形成することができる。

従って、第１の堆積層における豊富または過剰な半導体を制御し、かつアニーリング条件を制御することによって、単一または複数の第１層におけるナノ結晶の数を制御することができる。故に、アニーリング条件だけでなく、層の堆積の間の過剰な半導体の量も変化させることによって、光学指数（複素屈折率の実部および虚部）を制御することは容易である。単一のアニーリング段階は、全ての第１層にナノ結晶を形成するために適用され得る。第１層の各堆積の間にアニーリングを達成することもまた可能である。

光学伝達行列計算方法は、以下の段階：
ａ）任意の値のスタックの層の合計数、スタックの各層の厚さ、並びに複素屈折率n₁およびn₂の値を選択する段階と、
ｂ）スタックの各層に対して、かつ所望のスペクトル反射率窓の各波長に対して、光学伝達行列を計算する段階と、
ｃ）層のスタックの光学伝達行列に対応する、段階ｂ）において各層に対して事前に計算された光学伝達行列の行列積を計算する段階と、
ｄ）所望のスペクトル反射率窓の各波長に対してスタックの反射率を計算する段階と、
ｅ）段階ｄ）で計算された反射率と所望のスペクトル反射率窓とを比較する段階と、
を含むことができ、ここで段階ｄ）で計算された反射率が所望のスペクトル反射率窓に対応しないとき、段階ｂ）からｅ）は、異なる値のスタックの層の合計数、スタックの各層の厚さ、並びに複素屈折率n₁およびn₂に対して繰り返される。

スタックの層の堆積およびアニーリングパラメータはまた、層の減衰係数の値に基づいて計算されることがある。

本発明はまた、光電池の前面に配置され、反射防止構造を形成する、前述の少なくとも１つの第１光学反射器を製造する方法の使用、および／または光電池の裏面に配置され、反射構造を形成する、前述の少なくとも１つの第２光学反射器を製造する方法の使用を含む、光電池の製造方法に関する。

本発明は、単に図示の目的のみに提示され、決して限定するものではなく、添付図面を参照する例示的な実施形態の説明を読むことで、より良く理解されよう。

以下で説明される様々な図面の同一の、同様の、または同等の部分は、同一の参照符号を有し、１つの図面から別の図面への移動を容易にする。

図面に示される様々な部分は、図面をより読み易くするため、必ずしも均一のスケールで表されてはいない。

様々な可能性（変更および実施形態）は、相互排他的でなく、互いに結合できるものとして理解される必要がある。

特定の実施形態による、本発明の対象を形成する光学反射器の製造方法の段階を示す図面である。 特定の実施形態による、本発明の対象を形成する光学反射器の製造方法の段階を示す図面である。 本発明の対象である光学反射器の、測定されかつシミュレーションされたスペクトル反射率窓を示す図面である。 本発明の対象である光学反射器を含む光電池を示す図面である。 本発明の対象である光学反射器の製造方法に使用される光学伝達行列の計算方法の段階を示す図面である。 この層の堆積の間のN₂OとSiH₄のガス流量比の関数として、PECVDによって堆積された層の屈折率の変動曲線を示す図面である。

初めに、特定の実施形態による光学反射器100の製造方法の段階を示す図１Ａおよび１Ｂが参照される。

例えばシリコンを含む基板102上に、シリコンリッチなシリコン二酸化物（または半化学量論的SiO₂）を含む第１層104と、化学量論的SiO₂を含む第２層106との交互スタックが作られる。図１Ａの例では、（基板102と接触し、その上にスタックの他の層が配置される）下部層および（スタック上部に配置される）上部層が、第１層104である。このスタックの層104および106は、例えばPECVD（プラズマ化学気相堆積法）によって堆積され、異なる厚さを有する。

各層の厚さは、層の単一または複数の材料の屈折率、また反射されることが意図された波長によって決まる。通常、各層104、106は、略10nmおよび500nmの厚さの間、または略1nmと数ミクロンの厚さの間であり得、光学反射器100の所望のスペクトル反射率窓の波長によって決まる。特定の例では、各層104、106の厚さは、略λ／4nに等しいことがあり、ここでλは所望のスペクトル反射率窓の中心波長に対応し、nは層の材料の屈折率（実部）に対応する。

この方法で作られるスタックは次いで、略数秒と数時間（例えば３時間）との間の時間にわたって、例えば略1300°C以下の温度でのアニーリングにさらされる。このアニーリングは、層104および106の緻密化、第１層104では、化学量論的SiO₂と第１層104に初めから存在する過剰なシリコンの分離を引き起こす。この過剰なシリコンは、固体状態で沈殿しており、層104に由来するSiO₂に対応する誘電体マトリクスに配置されたナノ結晶108を形成する。この方法により、SiO₂から成りシリコンナノ結晶108を含む第１層110が得られる。

各第１層110では、ナノ結晶108は異なる寸法を有することも、有しないこともある。従って、各第１層104が略8nmの厚さよりも薄い場合、これらの第１層104から得られるシリコンナノ結晶108は互いに、概して同様の寸法を有する。反対に、各第１層104が8nmの厚さ以上である場合、シリコンナノ結晶108は互いに、異なる寸法を有することがある。ナノ結晶108はそれぞれ、例えば略1nmと20nmの間の直径を有する。光学反射器100では、第１層110の複素屈折率n₁は、特に第１層110におけるナノ結晶108の密度および分布によって決まり、故にまた、層104における過剰なシリコンの量、アニーリング条件、および第１層110が得られる層104の厚さによって決まる。

分散型ブラッグ反射器を形成し、基板102上に配置され、複素屈折率n₁の第１層110および複素屈折率n₁とは異なる複素屈折率n₂の第２層の交互スタックを含む光学反射器100が、この方法によって得られる。得られた光学反射器100において、第２層106は、半導体ナノ結晶108を含むため導電性である第１層110から電気的に絶縁された誘電層を形成する。複素屈折率n₁およびn₂の実部の値は、例えば、（632.8nmに等しい波長において）略1.4と4.5との間であり得る。

層104および106の合計数、それらの厚さおよび光学指数は、光学反射器100の製造に使用される材料とともに、得ようとする光学反射器100のスペクトル反射率窓によって決まるであろう。

従って、光学反射器100を製造するために、所望のスペクトル反射率窓が初めに特徴付けられる：光学反射器100が反射することを目的とする波長の範囲、およびこの波長の範囲に対する所望の反射率。考慮される波長は、例えば、略300nmと1200nmとの間である。

光学伝達行列計算方法が次いで、層104および106の必要数、これらの層104および106の厚さ、またこれらの各層が所望のスペクトル反射率窓を有する光学反射器100を得るために有しなければならない複素屈折率n₁およびn₂の値を決定するために適用される。光学伝達行列計算方法の使用例は、図４に示される略図と関連して、以下で説明される。

決定されるべきパラメータの任意の値、つまり層104および106の数、これらの層104および106の厚さ、およびまた複素屈折率n₁およびn₂が、初めに選択される。

各層および所望のスペクトル反射率窓の各波長λに対し、光学伝達行列Mが次いで、以下の数式１のように計算される（段階10）。

ここで、EおよびHは、層における電場および磁場の接線成分に対応し、dは層の厚さを通り抜ける光学座標に対応する。

行列Mは、以下の数式２に等しい。

ここで、φは数式３で示され、φは層を伝播する光の位相シフトを表し、nは層の複素屈折率に対応し、θは層に対する光の予期される入射角（例えば90°に等しい）に対応する。

Yは、平行（pまたはTE）および垂直（sまたはTM）極性である場合に以下の数式４、５に等しい、層の光アドミタンスである。

ここで、ε₀およびμ₀は、真空の誘電率および透磁率である。

その後、完成システム、つまり層のスタックの行列が、各波長λに対して計算される（段階12）が、それは各層の行列Mの行列積に対応する。

この完成システムの光学伝達行列より、次いで、各波長λに対して、システムの反射率rを以下の数式６のように計算することができる（段階14）。

ここで、M_abは、行列Mのラインaとコラムbの係数に対応する。

得られた反射率rは、所望のスペクトル反射率窓と比較される（段階16）。得られた反射率rが所望のスペクトル反射率窓に対応しない場合、システムが所望のスペクトル反射率窓に対応する計算反射率を得るまで、つまり選択されたパラメータが正確になるまで、初めに任意に選択されたパラメータ（層の厚さおよび／または光学指数および／または数）が次いで修正され、計算が繰り返される。

事前に計算されたパラメータから、かつ異なる層の減衰係数の値（既知の、または例えば分光偏光解析法によって計算され測定されたデータ）から、これらの層の堆積の適用に関連するパラメータ、および次いで達成される単一または複数のアニーリングのパラメータが、次いで決定される。このように、例えばPECVDによって堆積されることが意図されるSiO₂を含む層の場合、後に作られる層の厚さは、N₂OおよびSiH₄のガス流量、堆積の間の圧力、使用される堆積装置の出力、また堆積の適用時間によって決まるだろう。得られる層の複素屈折率の値が、主に（90%近く）堆積の間の圧力およびSiH₄の流量によって決まることもまた、留意すべきである。

特に、この目的を達成するために、実験的にまたはシミュレーションによって得られ、これらの異なる堆積およびアニーリングパラメータの関数として得られる層の屈折率および厚さの値を提示するデータ（値の曲線または表）を使用することができる。例えば、図５は、この層の堆積の間、N₂OとSiH₄のガス流量比の関数として、PECVDによって堆積されたSiO₂層の（633nmの波長における）屈折率の値を提示するような曲線を示す。

計算された堆積およびアニーリング適用パラメータから、故に続いて、堆積およびアニーリング段階を実施し、図１Ａおよび１Ｂに関連して上述したような光学反射器100を製造することができる。

図２に示される曲線202、204および206は、異なるアニーリングに対する光学反射器100の反射率のシミュレーションの結果である。これらのシミュレーションでは、第１層104はシリコンリッチなSiO₂を含み、（基板102に接触して配置され、略80nmの厚さである第１層104を除き、）それぞれ略83.2nmの厚さである。第２層106は化学量論的SiO₂を含み、それぞれ略126nmの厚さである。基板102はシリコンを含む。

曲線202は、層104および106が3分間略1000°Cでの単一のアニーリングにさらされた場合を示す。シリコンナノ結晶108を含んで得られる第１層110の１つの、略633nmの波長における屈折率は、略2.01に等しい。曲線204は、層104および106が3分間略1000°Cでの第１アニーリングにさらされ、続いて60分間略1180°Cでの第２アニーリングにさらされた場合を示す。シリコンナノ結晶108を含んで得られる第１層110の１つの、略633nmの波長における屈折率は、略2.11に等しい。最後に、曲線206は、層104および106が60分間略1180°Cでの単一のアニーリングにさらされた場合を示す。ナノ結晶108を含んで得られる層110の１つの、略633nmの波長における屈折率は、略2.09に等しい。

比較として、曲線208は、同一層104および106を含むが、これらがアニーリングにさらされていない光学反射器の反射率に対応し、この光学反射器は故に、その第１層にシリコンナノ結晶を含まない。シリコンが豊富であるシリコン二酸化物の層104の１つの、略633nmの波長における屈折率は、略1.86に等しい。

曲線202、204および206を曲線208と比較することで、アニーリングの適用により、光学反射器のスペクトル反射率窓を広げる（このスペクトル反射率窓によってカバーされる波長範囲を増加させる）ことができ、また光学反射器の反射率値をスペクトル反射率窓の波長範囲で増加させることができる、ということをはっきり見ることができる。これは、アニーリングがスタックの層の材料の密度を高くし、これらのナノ結晶を含む層の屈折率を増加させる半導体ナノ結晶を形成するという事実による。曲線202、204および206から、アニーリング後に光学指数が修正されるという事実により、特に反射率特性を修正するナノ結晶の形成により、アニーリング時間および温度の増加が得られるスペクトル反射率窓を広げ、このスペクトル窓において反射率の値を増加させることもまた、はっきり見ることができる。

曲線212から218は、様々なアニーリングにさらされた光学反射器100の測定されたスペクトル反射率窓を示す。これらのスペクトル反射率窓は、例えば分光光度計によって測定される。このようなデバイスは、既知の強度を有し、所望のスペクトルの異なる長さでの入射光線を光学反射器に送り、それぞれの異なる波長における反射光の強度を測定し、所望のスペクトルにおける光学反射器の反射率を決定することができる。

第１層104はシリコンリッチなSiO₂を含み、（基板102に接触して配置され、略58.1nmの厚さである第１層104を除き、）それぞれ略62.5nmの厚さである。第２層106は化学量論的SiO₂を含み、それぞれ略129.5nmの厚さである。基板102はシリコンを含む。

これらの曲線は、アニーリングの時間および／または温度が増加するとき、このスペクトル窓の波長範囲における反射率の値の増加とともに、得られるスペクトル反射率窓が拡張することを、実際に裏付ける。

スペクトル反射率窓および光学反射器100のこの反射率窓の最大バンド強度は故に、
−光学反射器のスタックの層の合計の厚さ
−光学反射器のスタックの各層の厚さ
−光学反射器のスタックにおける層の数
−スタックの層、特に半導体ナノ結晶が配置される層の材料
−ナノ結晶の半導体
−第１層における半導体ナノ結晶の密度
−スタックの層の光学指数（複素屈折率の実部、および減衰係数と呼ばれる複素屈折率の虚部）
−スタックの第１および第２層の光学指数の差異
によって決まる。

前述の例では、半導体ナノ結晶108は、堆積層に初めから存在する過剰の半導体の沈殿によって得られる。変形例として、半導体ナノ結晶はインサイチュで、つまり層の堆積の間および単一または複数のアニーリングの前に、例えばCVD、LPCVD、蒸発、PECVD、スパッタリング、注入などによって作られ得る。

この場合、堆積層をアニールしないことが想定され得る。

半導体ナノ結晶を含む第１層110は、半導体ナノ結晶がインサイチュで作られたか否かに応じて、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、または再び炭化ケイ素など、化学量論的または半化学量論的形態で堆積されたシリコン二酸化物以外の少なくとも１つの材料を含むことができる。

さらに、スタックの全ての層が堆積された後、またはこれらの堆積段階の間の何れかにおいて、異なる温度および／または異なる雰囲気下で、単一または複数のアニーリングを達成することができる。

前述の光学反射器100は、ナノ結晶108を含むか含まない交互層を含む。変形例として、光学反射器100のスタックの全ての層は、半導体ナノ結晶を含むことができる。この場合、最終的に得られる光学反射器100が異なる複素屈折率の交互層から形成されるスタックを含むようにするため、層104および106は異なる材料から作られるべきである。光学反射器の全ての層に半導体ナノ結晶が存在することにより、導電性および／または発光および／または吸光特性を光学反射器に与えることができる。誘電層に配置された半導体ナノ結晶の場合、導電性は特に、導電性がこの誘電材料を介したトンネル効果によって達成できる程度ナノ結晶間の距離が十分小さい場合、得ることができる。

別の変形例では、層106および110が異なる光学指数を有するという事実だけでなく、これらの層のそれぞれが、層内に例えば勾配を有する形態の光学指数変数を有するという事実により、光学反射器のスタックの層内に複素屈折率の差異が得られない可能性がある。このような層内で、屈折率は層の厚さに応じて変化することができ、
−第１から第２屈折率の値へと直線的に変化し、
−層の上半分の厚さにわたって第１から第２屈折率の値へと変化し、次いで、層の下半分の厚さにわたって第２から第１屈折率の値へと変化し、
−層の厚さにわたって、２つの異なる屈折率の値の間で振動する。

このような層は、その厚さにわたって、層を形成するのに使用される単一のまたは複数の材料（例えば濃縮シリコン）の組成を変化させることで、得ることができる。

図３は、例えばp型またはn型シリコンを含み、電池300の他の要素に対する機械的サポートとして使用される基板302と、例えばn型またはp型半導体を含み、太陽光発電エネルギーを変換できる１つまたは複数の活性層304とを含む、光電池300を示す。参照符号304は、例えばドープ非晶シリコンを含む３層のスタックなどを示し、故にそれらは、（例えば、pドープ層とnドープ層との間に配置された固有の非晶シリコンの層などの）p−i−nスタックを形成する。単一または複数の層304はまた、半導体ナノ結晶、非晶半導体、多孔質半導体、ナノ結晶半導体、多結晶半導体などから作ることができる。単一または複数の層304および基板302の活性半導体は、p−nまたはn−p接合を形成する。

光電池300はまた、例えば前述の光学反射器100と同様の光学反射器306をその前面（光線を受け取ることが意図される電池の面）に含み、電池300をカバーする反射防止として使用される分散型ブラッグ反射器を形成する。

光学反射器306は特に、そのスペクトル反射率窓が、光電池300の前面に到達する光線の光反射を最小化し、活性層304による光線の吸収を最大化することができるように作られる。電池300はまた、その裏面に、また前述の光学反射器100と同様の第２光学反射器308を含み、電池300の光起電力変換効率を最大化するために、入射光線を活性層304に反射するように構成される。光学反射器306および308のパラメータ（層の数、使用される材料、異なる層の光学指数）は、それらの役割に応じて選択される。

光学反射器306および308を使用することにより、この場合はシリコンである単一の半導体から光電池300を完全に作ることができる。

変形例として、光電池300は、２つの光学反射器306および308の１つのみを含むことが可能である。

光学反射器100に対する前述の異なる変形例は、光学反射器306および308の一方および／または他方に対してなされ得る。変形例として、光電池300の前面（および故に光学反射器306）は、電池300における吸光に好都合なレリーフ（またはテクスチャリング）を有することもまた可能である。光電池300は、ホモ接合（homojonction）またはヘテロ接合（heterojonction）型であり得る。

１０２、３０２ 基板
１０４、１１０ 第１層
１０６ 第２層
１０８ シリコンナノ結晶
２０２、２０４、２０６、２０８、２１２、２１４、２１６、２１８ 曲線
３００ 光電池
３０４ 活性層
３０６、３０８ 光学反射器

Claims (9)

1. 複素屈折率n₁を有する少なくとも１つの第１層（110）と、前記複素屈折率n₁とは異なる複素屈折率n₂を有する少なくとも１つの第２層（106）との少なくとも１つの交互スタックを含む、光学反射器（100、306、308）の製造方法であって、前記第１層（110）は半導体ナノ結晶（108）を含み、少なくとも以下の段階：
   −光学伝達行列計算方法の使用を含んで、前記光学反射器（100、306、308）の所望のスペクトル反射率窓の特性に基づき、スタックの層（106、110）の合計数、スタックの各層（106、110）の厚さ、および複素屈折率n₁およびn₂の値を計算する段階と、
   −前記スタックの層（106、110）の合計数、前記スタックの層（106、110）の厚さ、および予め計算された複素屈折率n₁およびn₂の値に基づき、前記スタックの層（104、106）の堆積およびアニーリングパラメータを計算する段階と、
   −前記予め計算されたパラメータに応じて、前記スタックの層（104、106）を堆積し、アニールする段階と、
   を含む、方法。
2. 前記半導体ナノ結晶（108）は非晶または結晶シリコンを含み、および／または、第１層（110）および／または第２層（106）は、シリコン二酸化物および／またはシリコン酸化物および／またはシリコン窒化物および／またはシリコン酸窒化物および／または炭化ケイ素を含む、請求項１に記載の方法。
3. 複素屈折率n₂を有する前記第２層（106）は半導体ナノ結晶を含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記スタックは、m個の複素屈折率n₁を有する第１層（110）と、一方が他方の上にある交互形態で配置されたm-1個の複素屈折率n₂を有する第２層（106）とを含み、mは２以上の整数である、請求項１から３の何れか１項に記載の方法。
5. 前記スタックの層（104、106）の堆積およびアニーリングパラメータの計算段階は、異なる堆積およびアニーリングパラメータによって得られた前記層（106、110）の複素屈折率値および厚さに基づいて、各層（104、106）に対して行われる、請求項１から４の何れか１項に記載の方法。
6. 前記堆積パラメータは、層（104、106）の堆積が行われる圧力、および／または前記層（104、106）の堆積の間のSiH₄のガス流量および／またはN₂OとSiH₄のガス流量比、および／または堆積時間および／または使用される堆積装置の出力に対応する、請求項５に記載の方法。
7. 前記スタックの層（104、106）の堆積の間、前記スタックの単一または複数の第１層（104）は、前記ナノ結晶（108）の形成が意図された過剰な半導体を有するように作られ、前記アニーリングは前記堆積に続いて達成され、前記アニーリング前に堆積された単一または複数の第１層（104）に過剰に存在する半導体の固体状態での沈殿により、単一または複数の第１層（110）に半導体ナノ結晶（108）を形成する、請求項１から６の何れか１項に記載の方法。
8. 光学伝達行列計算方法が、以下の段階：
   ａ）任意の値の前記スタックの層（106、110）の合計数、前記スタックの各層（106、110）の厚さ、並びに複素屈折率n₁およびn₂の値を選択する段階と、
   ｂ）前記スタックの各層（106、110）に対して、かつ所望のスペクトル反射率窓の各波長に対して、光学伝達行列を計算する段階と、
   ｃ）前記層（106、110）のスタックの光学伝達行列に対応する、段階ｂ）において各層に対して事前に計算された光学伝達行列の行列積を計算する段階と、
   ｄ）前記所望のスペクトル反射率窓の各波長に対して前記スタックの反射率を計算する段階と、
   ｅ）段階ｄ）で計算された前記反射率と前記所望のスペクトル反射率窓とを比較する段階と、
   を含み、段階ｄ）で計算された前記反射率が前記所望のスペクトル反射率窓に対応しないとき、段階ｂ）からｅ）は、異なる値の前記スタックの層（106、110）の合計数、前記スタックの各層（106、110）の厚さ、並びに複素屈折率n₁およびn₂に対して繰り返される、請求項１から７の何れか１項に記載の方法。
9. 光電池（300）の前面に配置され、反射防止構造を形成する、請求項１から８の何れか１項に記載の少なくとも１つの第１光学反射器（306）を製造する方法の使用、および／または前記光電池（300）の裏面に配置され、反射構造を形成する、請求項１から８の何れか１項に記載の少なくとも１つの第２光学反射器（308）を製造する方法の使用を含む、光電池（300）の製造方法。