JP2017108106A - 半導体装置用のアンチモン系高バンドギャップトンネル接合 - Google Patents

半導体装置用のアンチモン系高バンドギャップトンネル接合 Download PDF

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Abstract

【課題】半導体装置用のトンネル接合を提供する。【解決手段】該トンネル接合には、ｎ型ドープされたトンネル層６２及びｐ型ドープされたトンネル層６０が含まれる。ｐ型ドープされたトンネル層は、ヒ化アンチモン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓＳｂ）から構成される。ＡｌＧａＡｓＳｂから構成されるｐ型ドープされたトンネル層を伴うトンネル接合を含む半導体装置もまた、開示される。【選択図】図１

Description

本開示によるシステム及び方法は、半導体装置に関し、具体的には、ｎ型ドープされたトンネル層及びｐ型ドープされたトンネル層を有し、該ｐ型ドープされたトンネル層がヒ化アンチモン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓＳｂ）から構成されているトンネル接合を含む、半導体装置に関する。
ウエハボンディング技術は、異なる格子構造を持つ２つの材料を一体に接合する際に用いられ得る。ウエハボンディング技術には、大きな可能性がある。例えば、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）またはリン化インジウム（ＩｎＰ）系の材料を他の半導体材料に接合する結果、光学装置、光起電装置、及び電子装置の集積化となり得、コンピュータ、太陽電池、発光ダイオード、及び他の電子装置の性能が向上し得る。具体的な一例では、３接合（３Ｊ）のＧａＡｓ系セルを２接合（２Ｊ）のＩｎＰ系セルとボンディングすることで作り出される５接合（５Ｊ）のセルによって、約３９％の効率を有する地上用太陽電池、及び約３６％の効率を有する宇宙用太陽電池がもたらされる。
ＩｎＰ系の多接合太陽電池に関する１つの要件は、高い透明性（バンドギャップとも呼ばれる）のトンネル接合である。ＩｎＰ系の多接合太陽電池に用いられている現在利用可能なトンネル接合は、時として、大量の光を吸収し得るか、または非常に低いピークトンネル電流を有し得る。例えば、現在利用可能なトンネル接合の１タイプには、ｎ型ドープされたＩｎＰ層及びｐ型ドープされたＩｎＡｌＧａＡｓ層が含まれる。しかし、このトンネル接合は、常に成長が容易であるとは限らない。なぜならば、例えばＩｎＡｌＧａＡｓといった大量のインジウムを含む化合物は、典型的にはｐ型ドープするのに難度が高いからである。さらに、このタイプのトンネル接合は、限定されたピークトンネル電流もまた有し得る。別の手法では、ｐ型ドープされたヒ化アンチモン化ガリウム層及び、ｎ型ドープされたヒ化インジウムガリウム層を有する、トンネル接合が用いられ得る。このトンネル接合は比較的高いピークトンネル電流を有するが、このトンネル接合の層はどちらも、太陽電池のアクティブ接合用に意図された光もまた吸収し得る。このように、比較的ドープしやすく、比較的高い透明性と、比較的高いピークトンネル電流を持つトンネル接合を有する半導体装置用の技術の必要が存在する。
一実施形態において、半導体装置用のトンネル接合が開示される。該トンネル接合には、ｎ型ドープされたトンネル層及びｐ型ドープされたトンネル層が含まれる。該ｐ型ドープされたトンネル層は、ヒ化アンチモン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓＳｂ）から構成される。
別の実施形態では、半導体装置が開示される。該半導体装置には、第１のサブセル、第２のサブセル、及び、第１のサブセルと第２のサブセルを直列に電気的に接続する、トンネル接合が含まれる。該トンネル接合には、ｎ型ドープされたトンネル層及びｐ型ドープされたトンネル層が含まれる。該ｐ型ドープされたトンネル層は、ヒ化アンチモン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓＳｂ）から構成され、炭素でドープされている。
さらなる別の実施形態では、光起電装置を構築する方法が開示される。本方法には、ｎ型ドープされたトンネル層及びｐ型ドープされたトンネル層を成長させることが含まれる。該ｐ型ドープされたトンネル層は、ヒ化アンチモン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓＳｂ）から構成される。
本開示による方法及びシステムの、この他の目的及び利点は、下記の記載、添付図面、及び添付の特許請求の範囲から明らかとなろう。
本開示によるトンネル接合を伴う、例示的な半導体装置の図である。 図１に示す本開示のトンネル接合用の、例示的なバンドオフセットの図である。 図２のバンドオフセットの、熱平衡後の図である。 アニール後の例示的なトンネル接合に関する、電流と電圧の測定値を示すグラフである。 別のｎ型ドープされたトンネル層を有する、図１に示す半導体装置の代替的な実施形態の図である。 図５に示す本開示のトンネル接合用の、例示的なバンドオフセットの図である。 図６のバンドオフセットの、熱平衡後の図である。
図１は、本開示による半導体装置１０の実施形態の図である。本実施形態に示すように、半導体装置１０は太陽電池であり、具体的には、リン化インジウム（ＩｎＰ）系の２接合の太陽電池である。即ち、半導体装置１０には、２つの光起電セル（サブセルとも呼ばれる）が含まれる。具体的には、半導体装置１０は、第１の光起電セル２２、第２の光起電セル２４、及び、第１の光起電セル２２と第２の光起電セル２４との間に位置する、本開示のトンネル接合２６を含み得る。以下でより詳細に記載するように、トンネル接合２６は、ｎ型ドープされたトンネル層及びｐ型ドープされたトンネル層を含み得、該ｐ型ドープされたトンネル層は、ヒ化アンチモン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓＳｂ）から構成される。さらに、トンネル接合２６はｐｎ接合と呼ばれ得ることは、理解されるべきである。図１は太陽電池を示しているが、該半導体装置は太陽電池のみに限定されないことは、理解されるべきである。実際、トンネル接合２６は、限定しないが、例えば半導体レーザ、レーザパワーコンバータ、及びセンサといった各種の光電子装置において用いられ得る。
第１の光起電セル２２は、第１のエミッタ及びベース２０を含み得る。１つの例示的実施形態では、第１のエミッタ及びベース２０は、ヒ化リン化インジウムガリウム（ＧａＩｎＰＡｓ）エミッタである。別の実施形態では、第１のエミッタ及びベース２０は、限定しないが、例えばヒ化アンチモン化アルミニウム（ＡｌＡｓＳｂ）、ＡｌＧａＡｓＳｂ、ヒ化アルミニウムインジウム（ＡｌＩｎＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＡｓ）、ヒ化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＡｓ）、またはヒ化アンチモン化ガリウム（ＧａＡｓＳｂ）といった、ＩＩＩ−Ｖ族の材料であり得る。一実施形態では、第１のエミッタ及びベース２０は別々のエミッタ層及びベース層（図示せず）を含み、該エミッタ層が最も入射光に近い。
示される非限定的な例では、第１の光起電セル２２には、１．１ｅＶのバンドギャップが含まれる。別の実施形態では、第１の光起電セル２２は、約０．７３〜２．４５ｅＶのバンドギャップを含み得る。さらに別の実施形態では、第１の光起電セル２２は、約１．０〜１．１ｅＶのバンドギャップを含み得、３接合以上のソーラーセル内に含まれ得る。第１の光起電セル２２は、第１の光活性サブセル層の波長に対して感応性を持ち得る。本明細書で用いる場合、「波長」という用語は単一の個別の波長を意味し得るし、波長は、層の材料が良好な光電気変換効率を達成する、ある範囲の波長（複数）を含み得る。
第１の光起電セル２２はまた、ウィンドウ層２８も含み得る。ウィンドウ層２８は、入射光Ｌの最も近くに位置している、第１のエミッタ及びベース２０の第１の面３０の上に配置されていてよい。本明細書で用いられる場合、「頂部」と「底部」という用語は、それぞれ入射光Ｌから最も近い表面と最も遠い表面を意味するように用いられる。また、２つの層を比較する場合、「より上の」または「上方」または「上に横たわる」は、より太陽に近い層を指してよく、「より下の」または「下方の」または「下に横たわる」は、太陽または他の光源から最も遠い層を指してよい。ウィンドウ層２８は、約１．１ｅＶよりも大きいバンドギャップエネルギーを提供する、ＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＡｓＳｂ、ＡｌＧａＡｓＳｂ、またはＧａＩｎＰＡｓの組成であってよい。ウィンドウ層２８は、２つの機能を有する。ウィンドウ層２８の第１の機能は、第１の光起電セル２２の前表面３２上の、少数キャリア再結合を減少する（即ち、不動態化する）ことである。さらに、ウィンドウ材料の光学的特性は、可能な限り多くの光が、第１の光起電セル２２及び、その下に配置され得る任意の追加の光活性サブセル層（図示せず）に伝達され、光生成電荷キャリアがより効率的に収集され得るものでなくてはならない。ウィンドウ層２８において相当な光が吸収された場合、該ウィンドウ層で生成されたキャリアは、その後に収集される可能性は低く、したがって該ウィンドウの光吸収によって、全体的な変換効率が低下する。
半導体装置１０はオプションで、矢印によって示される方向から作用するものとして示される入射光Ｌに、最も近い半導体装置１０の前表面３２上に配置された、反射防止（ＡＲ）の層または被覆（図示せず）を含み得る。一実施形態では、ＡＲ被覆は、ウィンドウ層２８の上に配置されていてよい。ＡＲ被覆は、半導体装置１０の上方の光学的に透明な媒体（例えば空気、ガラスまたはポリマー）と、半導体装置１０の様々な半導体層との間の表面反射を低減し得、それによってより多くの光子が半導体装置１０に入ることが可能になる。ＡＲ被覆は、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、及びフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）といった材料から構成されていてよい。ＡＲ被覆の厚さは様々であってよく、しかし約０．０４マイクロメートルと０．３５マイクロメートルの間の範囲であってよい。半導体装置１０に対してＡＲ被覆を施すことが可能である一方、他の実施形態においては、半導体装置１０上に別のサブセルがスタックされ得るか、または当てがわれ得る。
第１の光起電セル２２は、第１のエミッタ及びベース２０の底表面３６上に配置された、ｐ型ドープされた裏面フィールド（ＢＳＦ）層３４をさらに含み得る。示される例示の実施形態では、ｐ型ドープされたＢＳＦ層３４は、ｐ型ドープされたＩｎＰのＢＳＦ層である。別の実施形態では、ｐ型ドープされたＢＳＦ層３４は、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、ＡｌＡｓＳｂ、ＡｌＧａＡｓＳｂ、ＡｌＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰＡｓ及びこれらの合金の層であってよい。一実施形態では、ＢＳＦ層３４は、ＩｎＰに対して格子整合されている。別の実施形態では、ＢＳＦ層３４は、マシューズ−ブレイクスリー臨界膜厚より小さい厚みを有する、コヒーレントな歪みを持った層であってよい。
第２の光起電セル２４は、第２のエミッタ及びベース４０を含む。示される例示的な実施形態では、第２のエミッタ及びベース４０は、ＩｎＰ格子定数を有するＧａＩｎＰＡｓ層である。別の実施形態では、第２のエミッタ及びベース４０は、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＡｓＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、及び、ＩｎＰ格子定数を有するこれらの合金であってよい。第２のエミッタ及びベース４０は、第１のエミッタ及びベース２０のバンドギャップよりも、より低いバンドギャップを有し得る。図１に示される例示的実施形態では、第２の光起電セル２４は、約０．８ｅＶのバンドギャップを有する。別の実施形態では、第２の光起電セル２４は、約０．７３〜２．０ｅＶのバンドギャップを有し得る。さらに別の実施形態では、第２の光起電セル２４は、約０．７３〜０．８ｅＶのバンドギャップを有し得、ＩｎＰに格子整合された３接合以上のソーラーセル内に含まれ得る。
第２の光起電セル２４は、第２のエミッタ及びベース４０の頂表面４４上に配置された、ｎ型ドープされたウィンドウ層４２をさらに含み得る。概して、ｎ型ドープされたウィンドウ層４２の特性は、ウィンドウ層２８のウィンドウ特性と同様である。ｎ型ドープされたウィンドウ４２は、約２×１０１８／ｃｍ３と２×１０１９／ｃｍ３の間のｎ型ドープ濃度を含み得る。別の実施形態では、ｎ型ドープされたウィンドウ４２は、約１×１０１９／ｃｍ３のｎ型ドープ濃度を有し、比較的大きい電場を生成してｐｎ接合を不動態化する。
第２の光起電セル２４は、第２のエミッタ及びベース４０の下に、ＢＳＦ層３４と同様の第２のＢＳＦ層４８をさらに含み得る。トンネル接合２６は、第１の光起電セル２２と第２の光起電セル２４を、互いに直列に電気的に接続し得る。トンネル接合２６は、タイプＩＩのトンネル接合であって、トンネル接合２６内のトンネリングエネルギー障壁を低減するということも、また理解されるべきである。次いで、これによって、トンネル接合２６のトンネリング確率及びピークトンネル電流が増大する。図４から分かるように、例えば一実施形態では、トンネル接合２６は３７２Ａ／ｃｍ２のピークトンネル電流、及び０．５５ｍΩ−ｃｍ２の比抵抗を含み得る。さらに、以下でより詳細に記載されるように、トンネル接合２６のどちらの層も、比較的高レベルでドープされ得る。
図１に示す実施形態では、トンネル接合２６は、ｐ型ドープされたトンネル層６０及び、ｎ型ドープされたトンネル層６２を含む。ｐ型ドープされたトンネル層６０は、ヒ化アンチモン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓＳｂ）から構成される。ｐ型ドープされたトンネル層６０は、比較的高レベルの炭素でドープ（即ち、Ｃ−ドープまたは炭素ドープ）され得る。即ち、ｐ型ドープされたトンネル層６０は、約×１０１９／ｃｍ３と２×１０２０／ｃｍ３の範囲のＣ−ドープ濃度を含み得る。炭素ドープには、比較的低い拡散係数を含むドーパントが用いられ、それによって、比較的安定したドーププロファイル及びトンネル接合性能がもたらされることは、理解されるべきである。しかし、例えばＩｎＡｌＧａＡｓ層といったインジウム系の材料は、ドープするための難易度が高い可能性がある。なぜならば、インジウム前駆体によって炭素ドーパントの取り込みが阻害され得るからである。
ｐ型ドープされたトンネル層６０がｐ型ドープされたＩｎＰのＢＳＦ層３４と格子整合されていてよいことも、また理解されるべきである。ｐ型ドープされたトンネル層６０にアンチモン化合物が含まれているために、ｐ型ドープされたＩｎＰのＢＳＦ層３４との格子整合が可能になることは、理解されるべきである。さらに、ｐ型ドープされたトンネル層６０にアルミニウムが含まれている結果、比較的高いバンドギャップ（即ち、透明性）及び、低いレベルの光吸収となる。比較的高いバンドギャップは、約０．７３ｅＶよりも大きい任意の値であり得る。一実施形態では、ｐ型ドープされたトンネル層６０は、約０．７〜１．４ｅＶの範囲のバンドギャップを含み得る。
ｎ型ドープされたトンネル層６２もまた、ＩｎＰに対して格子整合されていてよい。一実施形態では、ｎ型ドープされたトンネル層６２は、ＩｎＰ格子定数を有する高バンドギャップのＩＩＩ−Ｖ型半導体であり、ｐ型ドープされたトンネル層６０と、タイプＩＩのバンド配列を形成し得る。別の実施形態では、ｎ型ドープされたトンネル層６２は、１．３５ｅＶ以上のバンドギャップを有し、ＩｎＰ格子定数を有する、高度にｎ型ドープされたＩｎＰ、リン化ヒ化アルミニウムインジウム（ＡｌＩｎＰＡｓ）、ＡｌＡｓＳｂ、またはＡｌＧａＡｓＳｂのトンネル層であってよい。一実施形態では、ｎ型ドープされたトンネル層６２は、１．３５ｅＶのバンドギャップを有するＩｎＰトンネル層である。ｎ型ドープされたトンネル層６２は、比較的高レベルのケイ素またはテルルでドープ（即ち、ＳｉまたはＴｅ−ドープ）され得る。即ち、ｎ型ドープされたトンネル層６２は、少なくとも約１０１９／ｃｍ３のＳｉまたはＴｅ−ドープ濃度を含み得る。
一実施形態では、ｐ型ドープされたトンネル層６０及びｎ型ドープされたトンネル層６２は、有機金属気相成長エピタキシ（ＭＯＶＰＥ）リアクタ内で、連続的に成長し得る。さらに、半導体装置１０と同様に、様々な装置コンポーネント（例えば、ウインドウ、ＢＳＦ）が、ＭＯＶＰＥリアクタ内で成長し得る。別の実施形態では、トンネル接合２６は、化学ビームエピタキシ（ＣＢＥ）、ハイドライド気相エピタキシ（ＨＶＰＥ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の各リアクタ内で、成長し得る。図１に示す実施形態では、半導体装置１０は、新たなセルが先行するセルのすぐ上に成長し、最も高いバンドギャップの層が最後に成長する、直立したソーラーセルの構成である。別の実施形態では、半導体装置１０が倒置され、最も高いバンドギャップの層が最初に成長してもよい。
図２は、本開示によるトンネル接合２６（図１）の例示的なバンドオフセットの図であり、図３は、図２のバンドオフセットの、熱平衡後の図である。図２〜３に示すバンドオフセットの図は、トンネル接合２６の、ｐ型ドープされたトンネル層６０とｎ型ドープされたトンネル層６２の両方の、価電子バンドＥｖ及び伝導バンドＥｃを、また同様に価電子バンド（ＶＢ）エッジを示す。記載される例示的実施形態では、ｐ型ドープされたトンネル層６０は、２０％のアルミニウム濃度（即ち、ｘ＝０．２０）を含む。図３を見ると、キャリア拡散後の熱平衡において、価電子バンドＥｖと伝導バンドＥｃの両方が、ｐ型ドープされたトンネル層６０とｎ型ドープされたトンネル層６２との間で曲がっているのを見ることができる。ｐ型ドープされたトンネル層６０とｎ型ドープされたトンネル層６２を接合することによって、スタガードギャップ（タイプＩＩ）ヘテロ構造が作り出される。実際、図３及び４に見られるように、ｎ型ドープされたトンネル層６２の価電子バンドＥｖと伝導バンドＥｃの両方は、ｐ型ドープされたトンネル層６０に比べて、エネルギーがより低い。ヘテロ接合には互いの上で成長する２以上の半導体材料が含まれ、ヘテロ接合はヘテロ構造に含まれる。タイプＩＩヘテロ構造の結果、より低い、トンネリング用有効エネルギー障壁がもたらされることは、理解されるべきである。
図４は、アニール後の例示的なトンネル接合２６に関する、特性の測定値を示すグラフである。具体的には、トンネル接合２６は、アクティブ接合の成長に用いられる温度と同等の温度で、３０分間アニールを受けた。アニールの前後で、トンネル接合２６の実績には変化が無視できる程度であったかまたは全くなく、それは、ｐ型ドープされたトンネル層６０及びｎ型ドープされたトンネル層６２（図１）のどちらに用いられたドーパントも、容易に拡散しないというしるしであることは、理解されるべきである。図３から分かるように、トンネル接合２６は３７２Ａ／ｃｍ２のピークトンネル電流、及び０．５５ｍΩ−ｃｍ２の比抵抗を含み得る。該ピークトンネル電流は、３０，０００ｓｕｎ超で稼働しているソーラーセルと同等であり、実用的な集光を十分に超えている。
図５は、半導体装置１００の代替的な実施形態を示す。半導体装置１００には、ｎ型ドープされたトンネル層１６２が今度はＩｎＰの代わりにＡｌＧａＩｎＡｓで構成されている点を除いて、図１に示す装置と同様の構造が含まれる。したがって上記及び図１に示すように、半導体装置１００が、ｐ型ドープされたトンネル層６０の比較的高いバンドギャップと低レベルの光吸収を保持していることは、理解されるべきである。ｎ型ドープされたトンネル層１６２は、比較的高レベルのケイ素、テルル、または両材料の組合せでドープされ得る。即ち、ｎ型ドープされたトンネル層６２は、少なくとも約１０１９／ｃｍ３のシリコン、テルル、または両材料の組合せのドープ濃度を含み得る。
ｎ型ドープされたトンネル層１６２が、ｎ型ドープされたトンネル層６２（図１）よりもより低いバンドギャップとより高い光吸収を含み得るが、ｎ型ドープされたトンネル層１６２のより低いバンドギャップによって、トンネリングへのエネルギー障壁が低減され、次いでトンネリング確率及びトンネリング電流密度が指数関数的に増大することは、理解されるべきである。具体的には、一実施形態では、ｎ型ドープされたトンネル層１６２は、約０．７３ｅＶのバンドギャップを含み得る。さらに、ｎ型ドープされたトンネル層１６２の光吸収は、ｎ型ドープされたトンネル層の厚さを低減することによって、及びＡｌ含有量を減少することによって、軽減され得る。具体的には、一実施形態では、トンネル接合２６の厚さは、最低約１０ｎｍにまで低減され得、ｎ型ドープされたトンネル層１６２内のアルミニウムの量は、約ゼロ（即ち無視できる量）から約５０％の間の範囲であり得る。
図６は、図５に示す、本開示によるトンネル接合２６の例示的なバンドオフセットの図であり、図７は、図６のバンドオフセットの、熱平衡後の図である。記載される例示的実施形態では、ｐ型ドープされたトンネル層６０は、２０％のアルミニウム濃度（即ち、ｘ＝０．２０）を含み、ｎ型ドープされたトンネル層１６２はＧａＩｎＡｓで構成される。しかし、ｎ＋ＡｌＧａＩｎＡｓ層もまた作り出すため、ｎ型ドープされたトンネル層１６２に対してアルミニウムが添加され得ることは、理解されるべきである。
図面全般を参照すると、開示されるトンネル接合には、ＡｌＧａＡｓＳｂから構成されるｐ型ドープされたトンネル層が含まれ、それによって、現在利用可能な他のトンネル接合に比べて、向上した性能特性が示される。具体的には、開示されるｐ型ドープされた層は成長が容易であり得る。なぜならば、それはＡｌＧａＡｓＳｂがより大量に炭素にドープされ得るからである。対照的に、大量のインジウムを含有する化合物は、典型的にはドープする難易度が高い。実際、ｐ型ドープされたＩｎＡｌＧａＡｓ層は、約１０１８／ｃｍ３のレベルまでしかドープされ得ない可能性があり、このレベルのドープでさえ、難易度が高い可能性がある。さらに、開示されるトンネル接合は、相対的に高いピークトンネリング電流もまた示す。最後に、開示のｐ型ドープされたＡｌＧａＡｓＳｂから構成されるトンネル層は、現在利用可能な他のタイプのトンネル接合と比べて、より高いバンドギャップ（即ち、透明性）もまた示すということも、理解されるべきである。最後に、トンネル接合が、入射光（即ち太陽）により近いソーラーセルの上部に設置される用途においては、高い透明性は特に重要であるということは、理解されるべきである。
さらに、本開示は下記の条項による実施形態を含む。
条項１．ｎ型ドープされたトンネル層及びｐ型ドープされたトンネル層を含む半導体装置用のトンネル接合であって、該ｐ型ドープされたトンネル層は、ヒ化アンチモン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓＳｂ）から構成される、トンネル接合。
条項２．ｐ型ドープされたトンネル層は炭素ドープされている、条項１に記載のトンネル接合。
条項３．ｐ型ドープされたトンネル層は、約×１０１９／ｃｍ３と２×１０２０／ｃｍ３の範囲の濃度の炭素を含む、条項２に記載のトンネル接合。
条項４．ｐ型ドープされたトンネル層は、約０．７〜約１．４ｅＶの範囲のバンドギャップを含む、条項１に記載のトンネル接合。
条項５．ｎ型ドープされたトンネル層は、リン化インジウム（ＩｎＰ）、リン化ヒ化アルミニウムインジウム（ＡｌＩｎＰＡｓ）、ヒ化アンチモン化アルミニウム（ＡｌＡｓＳｂ）、及びＡｌＧａＡｓＳｂからなるグループから選択されたｎ型ドープされた材料である、条項１に記載のトンネル接合。
条項６．ｎ型ドープされたトンネル層は、ケイ素及びテルルからなるグループから選択された材料でドープされている、条項１に記載のトンネル接合。
条項７．ｎ型ドープされたトンネル層は、少なくとも約１０１９／ｃｍ３の濃度のケイ素またはテルルを含む、条項６に記載のトンネル接合。
条項８．ｎ型ドープされたトンネル層はヒ化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＡｓ）から構成されている、条項１に記載のトンネル接合。
条項９．ｎ型ドープされたトンネル層は、ケイ素またはテルルのうちの少なくとも１つでドープされている、条項８に記載のトンネル接合。
条項１０．第１のサブセル、第２のサブセル、及び、第１のサブセルと第２のサブセルを直列に電気的に接続する、トンネル接合を含む半導体装置であって、該トンネル接合は、ｎ型ドープされたトンネル層とｐ型ドープされたトンネル層を含み、ｐ型ドープされたトンネル層はヒ化アンチモン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓＳｂ）から構成され且つ炭素でドープされている、半導体装置。
条項１１．ｐ型ドープされたトンネル層は、約１０１９／ｃｍ３と２×１０２０／ｃｍ３の範囲の濃度の炭素を含む、条項１０に記載の半導体装置。
条項１２．ｐ型ドープされたトンネル層は、約０．７から約１．４ｅＶの範囲のバンドギャップを含む、条項１０に記載の半導体装置。
条項１３．ｎ型ドープされたトンネル層は、リン化インジウム（ＩｎＰ）、リン化ヒ化アルミニウムインジウム（ＡｌＩｎＰＡｓ）、ヒ化アンチモン化アルミニウム（ＡｌＡｓＳｂ）、及びＡｌＧａＡｓＳｂからなるグループから選択されたｎ型ドープされた材料である、条項１０に記載の半導体装置。
条項１４．ｎ型ドープされたトンネル層は、ケイ素及びテルルからなるグループから選択された材料でドープされている、条項１０に記載の半導体装置。
条項１５．ｎ型ドープされたトンネル層は、少なくとも約１０１９／ｃｍ３の濃度のケイ素またはテルルを含む、条項１４に記載の半導体装置。
条項１６．ｎ型ドープされたトンネル層はヒ化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＡｓ）から構成されている、条項１０に記載の半導体装置。
条項１７．ｎ型ドープされたトンネル層は、ケイ素またはテルルのうちの少なくとも１つでドープされている、条項１６に記載の半導体装置。
条項１８．ｎ型ドープされたトンネル層を成長させること、及びｐ型ドープされたトンネル層を成長させることを含む、光起電装置を構築する方法であって、ｐ型ドープされたトンネル層は、ヒ化アンチモン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓＳｂ）から構成される、方法。
条項１９．ｐ型ドープされたトンネル層を炭素でドープすることを含む、条項１８に記載の方法。
条項２０．ｎ型ドープされたトンネル層及びｐ型ドープされたトンネル層は、有機金属気相成長エピタキシ（ＭＯＶＰＥ）リアクタ、化学ビームエピタキシ（ＣＢＥ）リアクタ、ハイドライド気相エピタキシ（ＨＶＰＥ）リアクタ、及び原子層堆積（ＡＬＤ）リアクタからなるグループから選択されたリアクタ内で連続的に成長する、条項１８に記載の方法。
本明細書に記載の装置及び方法の形態は本発明の好ましい実施形態を構成しており、本発明は、装置及び方法のこれらの詳細な形態に限定されず、それらに対する変更は本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることは、理解されるべきである。

Claims (10)

  1. ｎ型ドープされたトンネル層（６２、１６２）及び
    ｐ型ドープされたトンネル層（６０）を含む半導体装置（１０、１００）用のトンネル接合（２６）であって、
    前記ｐ型ドープされたトンネル層（６０）は、ヒ化アンチモン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓＳｂ）から構成される、トンネル接合。
  2. 前記ｐ型ドープされたトンネル層は炭素ドープされている、請求項１に記載のトンネル接合。
  3. 前記ｐ型ドープされたトンネル層は、約１０１９／ｃｍ３と２×１０２０／ｃｍ３の範囲の濃度の炭素を含む、請求項２に記載のトンネル接合。
  4. 前記ｐ型ドープされたトンネル層は、約０．７から約１．４ｅＶの範囲のバンドギャップを含む、請求項１または２に記載のトンネル接合。
  5. 前記ｎ型ドープされたトンネル層は、リン化インジウム（ＩｎＰ）、リン化ヒ化アルミニウムインジウム（ＡｌＩｎＰＡｓ）、ヒ化アンチモン化アルミニウム（ＡｌＡｓＳｂ）、及びＡｌＧａＡｓＳｂからなるグループから選択されたｎ型ドープされた材料である、請求項１、２または４のいずれか一項に記載のトンネル接合。
  6. 前記ｎ型ドープされたトンネル層は、ケイ素及びテルルからなるグループから選択された材料でドープされている、請求項１、２、４または５のいずれか一項に記載のトンネル接合。
  7. 前記ｎ型ドープされたトンネル層はヒ化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＡｓ）から構成されている、請求項１、２、または４から６のいずれか一項に記載のトンネル接合。
  8. ｎ型ドープされたトンネル層（６２、１６２）を成長させること、及び
    ｐ型ドープされたトンネル層（６０）を成長させることを含む、光起電装置（１０、１００）を構築する方法であって、
    前記ｐ型ドープされたトンネル層は、ヒ化アンチモン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓＳｂ）から構成される、方法。
  9. 前記ｐ型ドープされたトンネル層を炭素でドープすることを含む、請求項８に記載の方法。
  10. 前記ｎ型ドープされたトンネル層及び前記ｐ型ドープされたトンネル層は、有機金属気相成長エピタキシ（ＭＯＶＰＥ）リアクタ、化学ビームエピタキシ（ＣＢＥ）リアクタ、ハイドライド気相エピタキシ（ＨＶＰＥ）リアクタ、及び原子層堆積（ＡＬＤ）リアクタからなるグループから選択されたリアクタ内で連続的に成長する、請求項８または９に記載の方法。
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