JPS60100485A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPS60100485A JPS60100485A JP59209046A JP20904684A JPS60100485A JP S60100485 A JPS60100485 A JP S60100485A JP 59209046 A JP59209046 A JP 59209046A JP 20904684 A JP20904684 A JP 20904684A JP S60100485 A JPS60100485 A JP S60100485A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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- H01L31/035236—Superlattices; Multiple quantum well structures
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の背景〕
本発明はアモルファス超格子材料からなる半導体装置に
係る。特に、本発明はアモルファス超格子材料からなる
太陽電池に係る。
係る。特に、本発明はアモルファス超格子材料からなる
太陽電池に係る。
単一の光バンドギャップを有する１層の活性材料からな
る太陽電池は限られた範囲内のフォトンエネルギーに対
してだけ感受性がある。光バ／ドギャップエネルギーよ
り低いエネルギーを持つフォトンは全く吸収されない。
る太陽電池は限られた範囲内のフォトンエネルギーに対
してだけ感受性がある。光バ／ドギャップエネルギーよ
り低いエネルギーを持つフォトンは全く吸収されない。
さらに、光バンドギャップエネルギーを越えるフォトン
のエネルギーは太陽電池の熱として散逸する。太陽電池
のエネルギー変換効率を増加するために、材料のエイ・
ルギーギャッグを太陽スペクトルと一致させることが望
ましい。従って、材料のエネルギーギャップを太陽電池
のために適当に選択できれば太陽電池の効率を最大にす
るであろう。
のエネルギーは太陽電池の熱として散逸する。太陽電池
のエネルギー変換効率を増加するために、材料のエイ・
ルギーギャッグを太陽スペクトルと一致させることが望
ましい。従って、材料のエネルギーギャップを太陽電池
のために適当に選択できれば太陽電池の効率を最大にす
るであろう。
効率を増加するもう１つの方法は活性材料をカスケード
化してマルチ接合太陽′亀池にすることによって各活性
層を太陽スペクトルの異なる帯域に応答するようにする
ことである（例えば米国特許４．０１７，３３２号、同
第４，１７９，７０２号および第４．２２５ 、２１１
号参照）。
化してマルチ接合太陽′亀池にすることによって各活性
層を太陽スペクトルの異なる帯域に応答するようにする
ことである（例えば米国特許４．０１７，３３２号、同
第４，１７９，７０２号および第４．２２５ 、２１１
号参照）。
マルチ接合（タンデム）太陽電池の主な問題点は、最良
の性能を発揮するためには個々の活性材料の光バンドギ
ャップが太陽スペクトルで定まるかなり狭い限界内にな
けれはならないことである。
の性能を発揮するためには個々の活性材料の光バンドギ
ャップが太陽スペクトルで定まるかなり狭い限界内にな
けれはならないことである。
そのために、例えば容易な薄膜形成あるいは電気的特性
の観点から望ましい材料が、その光ギャップのために、
タンデム太陽電池の応用には適当でないことがある。１
つの例は水素化アモルファスシリコン（ａ−８ｉ： Ｈ
）である。この材料は最適の電気的特性を与える条件で
作成した場合、２接合セルの頂部層（１，８〜１．９ｅ
Ｖが最適）としては低すぎかつ２接合の底部１ｆｉ（１
，２〜１．３ｅＶが最適）としては高すぎるバンドギャ
ップ（１，７〜１．８ ｅＶ）を有する。
の観点から望ましい材料が、その光ギャップのために、
タンデム太陽電池の応用には適当でないことがある。１
つの例は水素化アモルファスシリコン（ａ−８ｉ： Ｈ
）である。この材料は最適の電気的特性を与える条件で
作成した場合、２接合セルの頂部層（１，８〜１．９ｅ
Ｖが最適）としては低すぎかつ２接合の底部１ｆｉ（１
，２〜１．３ｅＶが最適）としては高すぎるバンドギャ
ップ（１，７〜１．８ ｅＶ）を有する。
この問題は原則として異なる半導体材料、例えばシリコ
ンに富む合金、ａ−８ｉ １−ｘ Ｇａ ｘ ： Ｈお
よびａ −Ｓｉ １□ｘＣｘ：Ｈによりて解決できるが
、これらの材料の最良の電気的性能は通常純粋な５ｉ（
ｘ＝０）組成物で得られる。
ンに富む合金、ａ−８ｉ １−ｘ Ｇａ ｘ ： Ｈお
よびａ −Ｓｉ １□ｘＣｘ：Ｈによりて解決できるが
、これらの材料の最良の電気的性能は通常純粋な５ｉ（
ｘ＝０）組成物で得られる。
本発明は個々のサブ層を最良の電気的特性を与える条件
下で作成し、個々のサブＩ偏の厚さを変えることによっ
てバンドギャップをコントロールするアモルファス超格
子材料を含む半導体装置にある。
下で作成し、個々のサブＩ偏の厚さを変えることによっ
てバンドギャップをコントロールするアモルファス超格
子材料を含む半導体装置にある。
本発明はエネルギーギャップが所定の（ＦＩｉを有する
超格子アモルファス材料を含む活性領域を有する半導体
装置である。この半導体装置の好ましい態様は太陽電池
である。
超格子アモルファス材料を含む活性領域を有する半導体
装置である。この半導体装置の好ましい態様は太陽電池
である。
本発明のもう１つの態様において、この半導体装置は、
バンドギャップが第１の所定の値をイアする超格子材料
を含む第１の活性領域、バンドギャップが前記＠１の所
定の値と異なる第２の所定の匝を有する第２の超格子材
料を含む第２の活性領域、及び、前記第１及び第２の活
性領域を電気的に接続することによって前記第１及び第
２の活性領域に電流を流すことのできる手段を含むタン
デム太陽電池である。
バンドギャップが第１の所定の値をイアする超格子材料
を含む第１の活性領域、バンドギャップが前記＠１の所
定の値と異なる第２の所定の匝を有する第２の超格子材
料を含む第２の活性領域、及び、前記第１及び第２の活
性領域を電気的に接続することによって前記第１及び第
２の活性領域に電流を流すことのできる手段を含むタン
デム太陽電池である。
本発明の好ましい態様は活性領域がアモルファス超格子
（多１脅アモルファス拐料）を含む太陽電池でおる。太
陽電池について説明する前に、超格子材料及びその作成
について説明する。
（多１脅アモルファス拐料）を含む太陽電池でおる。太
陽電池について説明する前に、超格子材料及びその作成
について説明する。
超格子材料
アモルファス超格子は、四面体結合した元素またはその
四面体結合元素を含む合金からなる半導体または絶縁体
四面体結合アモルファス材料の薄いシートによる多者材
料である。各層は約１５００Ｘより小さい厚さである。
四面体結合元素を含む合金からなる半導体または絶縁体
四面体結合アモルファス材料の薄いシートによる多者材
料である。各層は約１５００Ｘより小さい厚さである。
好ましい態様では、積層構造全体は薄膜材料、即ち厚さ
約１０マイクロメートルより薄い材料である。第３図を
参照すると、構造物の第１およびひとつおきの層１０１
，１０３゜１０５・・・は同一の所与の組成を有し、一
方策２およびひとつおきの＠１０２．１０４．１０６・
・・は層１０１，１０３，１０５・・・の所与の組成と
異なる同一の組成を有する。従って、この材料の空間的
繰り返し距離は層１０１グラス層１０２の合計厚さであ
る。即ち、層１０３グラス層１０４は層１０１ｆラス＠
１０２の繰返しである、等々。
約１０マイクロメートルより薄い材料である。第３図を
参照すると、構造物の第１およびひとつおきの層１０１
，１０３゜１０５・・・は同一の所与の組成を有し、一
方策２およびひとつおきの＠１０２．１０４．１０６・
・・は層１０１，１０３，１０５・・・の所与の組成と
異なる同一の組成を有する。従って、この材料の空間的
繰り返し距離は層１０１グラス層１０２の合計厚さであ
る。即ち、層１０３グラス層１０４は層１０１ｆラス＠
１０２の繰返しである、等々。
超格子の光バンドギャップ（後述）は個々の層を含む材
料のそれと異なる。好ましい態様において、繰返し距離
は１００ＯＸより小さい。
料のそれと異なる。好ましい態様において、繰返し距離
は１００ＯＸより小さい。
アモルファス半導体では、結晶性半導体におけると同じ
ように電子エネルギー準位を明確なＥｖ、に関係（ここ
に、Ｅは電子エネルギー、ｋは波数ペルトル）で表わす
ことが可能ではない。にもかかわらず、電子エネルギー
準位スペクトルのいくつかの一般的特徴は結晶性半２７
ネ体と低欠陥密度アモルファス半導体の両方において同
じであることが知られている。例えば、両タイプの半導
体は広範囲に分布した充満準位（価電子帯）と広範囲に
分布した空準位（伝導体）の間の状態密度にギャップを
有する。結晶では、これらのエネルギー？６゛は結晶格
子の熱運動でだけ広げられる比較的銹い端を有する。ア
モルファス半導体では、状態端の密度（ｄｅｎｓｉｔｙ
ｏｆ ５ｔａｔｅｓ ｅｄｇｅｓ ）はそれより広く
、原子の熱運動のほかにアモルファス網状体の構造また
は結晶性半導体における帯域端の鋭さの１つの目安であ
る。いずれにせよ帯域端の位置の客観的測定手段は、結
晶性半導体もアモルファス半２５体も両方とも、例えば
、本体材料の状態密度が１０ ｏｎ ｅＶ−に落ちると
きのエネルギーによって規定することが可能である。こ
の意味で、第１図および第２図に示したようなエネルギ
ー帯図はアモルファス半導体および結晶性半導体に等し
く適用し得る。第１図および第２図ＶＣ示した帯域端ノ
エネルギーの変調は薄膜組成の製官簡によって為し得る
。
ように電子エネルギー準位を明確なＥｖ、に関係（ここ
に、Ｅは電子エネルギー、ｋは波数ペルトル）で表わす
ことが可能ではない。にもかかわらず、電子エネルギー
準位スペクトルのいくつかの一般的特徴は結晶性半２７
ネ体と低欠陥密度アモルファス半導体の両方において同
じであることが知られている。例えば、両タイプの半導
体は広範囲に分布した充満準位（価電子帯）と広範囲に
分布した空準位（伝導体）の間の状態密度にギャップを
有する。結晶では、これらのエネルギー？６゛は結晶格
子の熱運動でだけ広げられる比較的銹い端を有する。ア
モルファス半導体では、状態端の密度（ｄｅｎｓｉｔｙ
ｏｆ ５ｔａｔｅｓ ｅｄｇｅｓ ）はそれより広く
、原子の熱運動のほかにアモルファス網状体の構造また
は結晶性半導体における帯域端の鋭さの１つの目安であ
る。いずれにせよ帯域端の位置の客観的測定手段は、結
晶性半導体もアモルファス半２５体も両方とも、例えば
、本体材料の状態密度が１０ ｏｎ ｅＶ−に落ちると
きのエネルギーによって規定することが可能である。こ
の意味で、第１図および第２図に示したようなエネルギ
ー帯図はアモルファス半導体および結晶性半導体に等し
く適用し得る。第１図および第２図ＶＣ示した帯域端ノ
エネルギーの変調は薄膜組成の製官簡によって為し得る
。
本発明の超格子の組成物の層の間の界面領域は実質的に
欠陥がない。第４図に本発明の格子構造の模式図を示す
が、交互の層の原子は白丸と斜線を付した丸印でそれぞ
れ示し、水素原子は小さい白丸で示す。構造の周期はｄ
でおる。第４図に示されているように、界面に欠陥をつ
くり出すぶらさがりの結合（ｄａｎｇｌｉｎｇ ｂａｎ
ｄ ）が実質的に存在しない。この技術分野において知
られているように、この格子構造に水素が含まれるとぶ
らさがり結合の密度を減少する有益な作用がある。
欠陥がない。第４図に本発明の格子構造の模式図を示す
が、交互の層の原子は白丸と斜線を付した丸印でそれぞ
れ示し、水素原子は小さい白丸で示す。構造の周期はｄ
でおる。第４図に示されているように、界面に欠陥をつ
くり出すぶらさがりの結合（ｄａｎｇｌｉｎｇ ｂａｎ
ｄ ）が実質的に存在しない。この技術分野において知
られているように、この格子構造に水素が含まれるとぶ
らさがり結合の密度を減少する有益な作用がある。
本発明によるアモルファス半導体超格子を製造し得るア
モルファス半導体または絶縁体材料の例は２つのグルー
プに分けられる。
モルファス半導体または絶縁体材料の例は２つのグルー
プに分けられる。
（１）下記のものを含む第１ＶＡ族元素および合金ａ−
８ｉ：Ｈ，ａ−Ｇｅ：Ｈ，ａ−８１，−ＸＣＸ：Ｈｌａ
−８ｔ Ｇｅ ：Ｈ、ａ−８ｉ、−ち：Ｈ。
８ｉ：Ｈ，ａ−Ｇｅ：Ｈ，ａ−８１，−ＸＣＸ：Ｈｌａ
−８ｔ Ｇｅ ：Ｈ、ａ−８ｉ、−ち：Ｈ。
１−ｘ ｘ
ａ−８ｉ１−ＸＳｎｘ：Ｈ、ａ−８ｉ１．、、 ＳｎＸ
：Ｈ。
：Ｈ。
ａ−８１１−、ＯＸ：Ｈｅ ａ−Ｃ：Ｈ（四面体配向）
ａ−８ｔ 、−ｘ、０ＸＮｙ： Ｈグラス合金および上
記水素化材料のハロダン（Ｆ、Ｃ４）化物（例えは、ａ
−ｓｔ 、−Ｘ７Ｇ６Ｘａｎｙ： Ｈ： Ｆ ）。
ａ−８ｔ 、−ｘ、０ＸＮｙ： Ｈグラス合金および上
記水素化材料のハロダン（Ｆ、Ｃ４）化物（例えは、ａ
−ｓｔ 、−Ｘ７Ｇ６Ｘａｎｙ： Ｈ： Ｆ ）。
適当なｎ形ドーパントはＮ、 Ｐ 、 Ａｓ、 Ｓｂを
含み、適当なｐ形ドーパントはＢ 、 Ａｔ、 Ｇａ。
含み、適当なｐ形ドーパントはＢ 、 Ａｔ、 Ｇａ。
Ｉｎ、、Ｔｐを含む。
上記において、添字は物質中の元素の原子フラクショ／
である。例えば、Ｘ＝”／（の場合、ａ−８ｉ Ｏ：Ｈ
は＆ −Ｓ １１７． ＯＶ５：、Ｈすなわち−ｘ ｘ ａ −５ｉＯｚ： Ｈである。
である。例えば、Ｘ＝”／（の場合、ａ−８ｉ Ｏ：Ｈ
は＆ −Ｓ １１７． ＯＶ５：、Ｈすなわち−ｘ ｘ ａ −５ｉＯｚ： Ｈである。
１ｉｉＪ１０１，１０３，１０５・・・および層１０２
゜１０４．１０６・・・は両方を同じグループから選ん
だすべての２つの物質、例えば、ａ−８ｌ：Ｖａ−８１
１−ｘＮｘ：Ｈまたはれ形ドーｆａ−８Ｌ：Ｈ／ ｐ形
ドー７’ａ−８ｉ：Ｈからなることができる。
゜１０４．１０６・・・は両方を同じグループから選ん
だすべての２つの物質、例えば、ａ−８ｌ：Ｖａ−８１
１−ｘＮｘ：Ｈまたはれ形ドーｆａ−８Ｌ：Ｈ／ ｐ形
ドー７’ａ−８ｉ：Ｈからなることができる。
さらに交互の層はグループ（１）からの１つの物質とグ
ループ（２）からの１つの物質、例えば、ａ−８ｉ：Ｈ
／ｎ形ドーゾａ−８ｔ、−ｘＮ工：Ｉ（を交互に含むこ
とができる。
ループ（２）からの１つの物質、例えば、ａ−８ｉ：Ｈ
／ｎ形ドーゾａ−８ｔ、−ｘＮ工：Ｉ（を交互に含むこ
とができる。
同様に、本発明の組成物はｎ−ｉ −ｐ −ｉ −ｎ−
ｉ −ｐ−１形の多層材料〔ここに、ｎおよびｐは、ア
ンドープのアモルファス半導体材料１にｎ形およびｐ形
のドーパントをそれぞれ低濃度に添加して得られるｎ形
材料およびｐ形材料である。〕を含む。この場合、層１
０１，１０３，１０５・・・の各々はｏ−ｔと考え、１
ｇ１０２，１０４，１０６・・・の各々はｐ−ｉと考え
るので、空間繰り返し距離はｎ−ｆ−ｐ−ｉ の厚さで
ある。
ｉ −ｐ−１形の多層材料〔ここに、ｎおよびｐは、ア
ンドープのアモルファス半導体材料１にｎ形およびｐ形
のドーパントをそれぞれ低濃度に添加して得られるｎ形
材料およびｐ形材料である。〕を含む。この場合、層１
０１，１０３，１０５・・・の各々はｏ−ｔと考え、１
ｇ１０２，１０４，１０６・・・の各々はｐ−ｉと考え
るので、空間繰り返し距離はｎ−ｆ−ｐ−ｉ の厚さで
ある。
同様に、本発明の組成物は各層の組成が層を横断する方
向に変化する多層材料を含む。例えば、交互の層がａ−
３ｉ：Ｈおよびａ −Ｇｅ ： １（合金である場合、
ａ−３ｉ：Ｈからａ−Ｇｅ：Ｈへそしてａ−Ｇｅ：Ｈか
らａ−８１：Ｉ（への変化が層の厚み全体にわたって漸
進的に起きることができる。まず、ａ−８１：Ｈから出
発して次第にａ−Ｇｅ：）（のパーセントが増加して全
部がａ−Ｇａ：ＨＫなるまで変化する。次の隣りの層で
、ａ−８ｉ：Ｆ（のパーセントが増加して全部がａ−８
ｉ：Ｈになるに至る。その後すべての層でこれが繰り返
される。
向に変化する多層材料を含む。例えば、交互の層がａ−
３ｉ：Ｈおよびａ −Ｇｅ ： １（合金である場合、
ａ−３ｉ：Ｈからａ−Ｇｅ：Ｈへそしてａ−Ｇｅ：Ｈか
らａ−８１：Ｉ（への変化が層の厚み全体にわたって漸
進的に起きることができる。まず、ａ−８１：Ｈから出
発して次第にａ−Ｇｅ：）（のパーセントが増加して全
部がａ−Ｇａ：ＨＫなるまで変化する。次の隣りの層で
、ａ−８ｉ：Ｆ（のパーセントが増加して全部がａ−８
ｉ：Ｈになるに至る。その後すべての層でこれが繰り返
される。
２つのグループの拐料は、後述のように、揮発性の水素
化物、フッ素化物もしくは塩素化物、または、０２．良
２．Ｃ４２およびＦ２の場合は元素気体自体の気体混合
物のグラズマ分Ｍ法で調製し得る。
化物、フッ素化物もしくは塩素化物、または、０２．良
２．Ｃ４２およびＦ２の場合は元素気体自体の気体混合
物のグラズマ分Ｍ法で調製し得る。
以下余白
超格子材料の作成
低欠陥密度のアモルファス半導体を作成するいくつかの
堆積法が知られていて、それにはＰＣＶＤ 。
堆積法が知られていて、それにはＰＣＶＤ 。
低温ＣＶＤおよびスフ４ツタリング法が含まれる。低温
ＣＶＤは例えばＳ ｌ ２Ｈ６のように比較的低温で分
解する反応性ガスに限られる。スパッタリング法はＰＣ
ＶＤまたはＣＶＤで作成し得るよりも広範囲の種類のア
モルファス半導体材料を作成し得る利点があるが、スパ
ッタ堆積した膜は通常ＰＣＶＤ膜よりも多くの欠陥を宮
んでいる。我々はここにＰＣＶＤを用いてアモルファス
半導体超格子を作成する方法を説明する。アモルファス
半導体超格子を作成するために、結晶性半導体超格子を
作成する技術（Ａ、 Ｈ，Ｅｌ ｔｏｕｋｈｙおよび１
．Ｅ−Ｇｒｅｅｎｅ、 Ｊ、Ａｐｐｌ−Ｐｈｙｓ。
ＣＶＤは例えばＳ ｌ ２Ｈ６のように比較的低温で分
解する反応性ガスに限られる。スパッタリング法はＰＣ
ＶＤまたはＣＶＤで作成し得るよりも広範囲の種類のア
モルファス半導体材料を作成し得る利点があるが、スパ
ッタ堆積した膜は通常ＰＣＶＤ膜よりも多くの欠陥を宮
んでいる。我々はここにＰＣＶＤを用いてアモルファス
半導体超格子を作成する方法を説明する。アモルファス
半導体超格子を作成するために、結晶性半導体超格子を
作成する技術（Ａ、 Ｈ，Ｅｌ ｔｏｕｋｈｙおよび１
．Ｅ−Ｇｒｅｅｎｅ、 Ｊ、Ａｐｐｌ−Ｐｈｙｓ。
５０．５０５：１９７９年）の堆積条件（例えば基板温
度、気体圧力、プラズス放電へ゛のＦ２の添加）を結晶
性半導体ではなく水素化アモルファス半導体を生成する
ように変更することが可能である。
度、気体圧力、プラズス放電へ゛のＦ２の添加）を結晶
性半導体ではなく水素化アモルファス半導体を生成する
ように変更することが可能である。
第８図を参照すると、本発明の超格子の製造を実施する
ＰＣＶＤ装置が６２で示されている。ＰＣＶＤ装置は典
型的にはステンレス鋼製の真空チャンバラ有する。真空
チャンバ６４には電極６６．６８がある。電極６６は接
地されており、陽極と呼ばれる。電極６８は絶縁体７０
でステンレス鋼製チャンバと絶縁されておシ、陰極と呼
ばれる。平面状のヒータ７２が電極に含められている。
ＰＣＶＤ装置が６２で示されている。ＰＣＶＤ装置は典
型的にはステンレス鋼製の真空チャンバラ有する。真空
チャンバ６４には電極６６．６８がある。電極６６は接
地されており、陽極と呼ばれる。電極６８は絶縁体７０
でステンレス鋼製チャンバと絶縁されておシ、陰極と呼
ばれる。平面状のヒータ７２が電極に含められている。
石英のような絶縁体またはステンレス鋼のような金属で
あることが可能な基板７４は電極と良好な熱的接触状態
に置かれる。
あることが可能な基板７４は電極と良好な熱的接触状態
に置かれる。
プラズマは陰極に接続したＲＦ発電器７６を用いて低パ
ワー（５〜１０Ｗ）ＲＦ（１３，５ＭＨｚ）放電で発生
する。積層膜を堆積するために、周期的に、空気弁１８
．２０を交互に開口および閉鎖して気体Ａまたは気体Ｂ
を反応器６２に入れて反応器６２内の気体の組成を変更
する。
ワー（５〜１０Ｗ）ＲＦ（１３，５ＭＨｚ）放電で発生
する。積層膜を堆積するために、周期的に、空気弁１８
．２０を交互に開口および閉鎖して気体Ａまたは気体Ｂ
を反応器６２に入れて反応器６２内の気体の組成を変更
する。
弁７８．８０の開口および閉鎖による一時的な圧力の発
生を避けるために、それぞれ弁７８゜８０と同期させて
弁８２．８４’！ｒ開口および閉鎖して、気体Ａ、Ｂを
交互にバラストポンプ８６にそらす。気体はポンプで出
口８８を介して反応器から連続的に排気する。
生を避けるために、それぞれ弁７８゜８０と同期させて
弁８２．８４’！ｒ開口および閉鎖して、気体Ａ、Ｂを
交互にバラストポンプ８６にそらす。気体はポンプで出
口８８を介して反応器から連続的に排気する。
隣接する層の間の組成の急激な変化を達成する穴めに、
反応器中の気体を変更するのに要する時間（分子滞在時
間）は単一層を成長するのに要する時間よシ短かいこと
が必要である。分子滞在時間Ｒは次の式で与えられる。
反応器中の気体を変更するのに要する時間（分子滞在時
間）は単一層を成長するのに要する時間よシ短かいこと
が必要である。分子滞在時間Ｒは次の式で与えられる。
Ｐ
Ｒ＝−
Ｐ
０
〔式中、Ｖは反応器の容積、ｐは反応器中の気体圧力、
Ｆは標準圧力Ｐ。における気体の流量である。〕Ｒは広
範囲の値の間で変化し得る。我々の実験では、■＝３０
リットル、ｐ＝３０）ル、Ｆｏ＝０．１リットル／分を
用いてＲ＝１秒を与えた。典型的な堆積速度ＩＸ／秒に
おいて、１つの層から次の層までの転移は単一原子層よ
シ小さい距離で起きる。サブ層の厚さは堆積速度と気体
の流れ期間の積で与えられる。サブ層の厚さは単層未満
（８ｕｂｍｏｎｏｌａｙｅｒ ）から数１０００オンダ
ストロールまで変化することが可能である。
Ｆは標準圧力Ｐ。における気体の流量である。〕Ｒは広
範囲の値の間で変化し得る。我々の実験では、■＝３０
リットル、ｐ＝３０）ル、Ｆｏ＝０．１リットル／分を
用いてＲ＝１秒を与えた。典型的な堆積速度ＩＸ／秒に
おいて、１つの層から次の層までの転移は単一原子層よ
シ小さい距離で起きる。サブ層の厚さは堆積速度と気体
の流れ期間の積で与えられる。サブ層の厚さは単層未満
（８ｕｂｍｏｎｏｌａｙｅｒ ）から数１０００オンダ
ストロールまで変化することが可能である。
作成されたアモルファス半導体超格子の例には次のもの
がある。
がある。
ａ −８１：Ｈ／ ａ −Ｇｅ ：Ｈ
ａ Ｓｉ：Ｈ／ ａ −Ｓｌ １−ＸＮＸ： Ｈａ−８
Ｉ ： Ｈ／ ａ−８ｒ １−ｘ Ｃｘ ’ Ｈａ−８
ｔ：Ｈサブは純粋なＳｉＨ４から作成した。
Ｉ ： Ｈ／ ａ−８ｒ １−ｘ Ｃｘ ’ Ｈａ−８
ｔ：Ｈサブは純粋なＳｉＨ４から作成した。
ａ−Ｇｅ：Ｔ（サブ層は１０％のＧｅ Ｈ４と９０％の
Ｈ２の混合物から作成した。ａ−８ｉ、−ｘＣｘ：■Ｉ
サブ層は５０チのＳ Ｉ Ｈ４と５０％のＣＨ４の混合
物から作成した。ａ −Ｓｔ、−ｘＮＸ： Ｈ層は２０
％のＳｉＨ４と８０％のＮＨ，の混合物から作成した。
Ｈ２の混合物から作成した。ａ−８ｉ、−ｘＣｘ：■Ｉ
サブ層は５０チのＳ Ｉ Ｈ４と５０％のＣＨ４の混合
物から作成した。ａ −Ｓｔ、−ｘＮＸ： Ｈ層は２０
％のＳｉＨ４と８０％のＮＨ，の混合物から作成した。
基板温度は１８０〜２５０℃の範囲内であった。
アモルファス半導体のｎ−１−ｐ−ｉ＋ｐ−１−ｐ−１
＋ｐ−ｎ−ｐ−ｎ、ｎ−１−ｎ−１Ｍ格子構造は上記の
方法のいずれによっても気体のドーパント濃度を周期的
に変更することによって製造することが可能である。例
えば、反応器中に最初にＳｉＨ４＋１チーＰＨ，、次に
５ｔＨ４、それからＳｉＨ４＋１％−Ｂ２Ｈ６、続いて
純粋のＳ ｉＨ４ｆ流し、この手順を周期的に繰り返す
と、アモルファス半導体ｎ−１−ｐ−１形超格子が得ら
れる。
＋ｐ−ｎ−ｐ−ｎ、ｎ−１−ｎ−１Ｍ格子構造は上記の
方法のいずれによっても気体のドーパント濃度を周期的
に変更することによって製造することが可能である。例
えば、反応器中に最初にＳｉＨ４＋１チーＰＨ，、次に
５ｔＨ４、それからＳｉＨ４＋１％−Ｂ２Ｈ６、続いて
純粋のＳ ｉＨ４ｆ流し、この手順を周期的に繰り返す
と、アモルファス半導体ｎ−１−ｐ−１形超格子が得ら
れる。
超格子太陽電池
第５図に超格子活性材料を有する太陽電池の模式図を示
す。太陽電池はガラスのような電気絶縁材料からなる基
板２を含む。Ａｇのような反射材料層４をいくつかの公
知の堆積法によって基板２上に堆積する。透明導電体６
を同様にして反射層４上に堆積する。透明導電体６はＳ
Ｏ２又はＩ ｎ ｘＳｎ ｙＯのような隣接の半導体層
８とオーミックコンタクトを形成する全ての材料である
。層６の目的は層４と層８０間の化学反応を禁止する拡
散障壁として働くことである。
す。太陽電池はガラスのような電気絶縁材料からなる基
板２を含む。Ａｇのような反射材料層４をいくつかの公
知の堆積法によって基板２上に堆積する。透明導電体６
を同様にして反射層４上に堆積する。透明導電体６はＳ
Ｏ２又はＩ ｎ ｘＳｎ ｙＯのような隣接の半導体層
８とオーミックコンタクトを形成する全ての材料である
。層６の目的は層４と層８０間の化学反応を禁止する拡
散障壁として働くことである。
層８はｎ形ドープコンタクト層である。この層は反応ガ
スのプラズマ化学気相堆積法で堆積する。
スのプラズマ化学気相堆積法で堆積する。
好ましい態様において反応ガスは０．１〜１％のＰＨ３
をドープしたダルマンガス若しくはシランガス又はＧｅ
Ｈ４およびＳｉＨ４の混合物である。この層の厚さは
５０Ｘと５００Ｘの間である。
をドープしたダルマンガス若しくはシランガス又はＧｅ
Ｈ４およびＳｉＨ４の混合物である。この層の厚さは
５０Ｘと５００Ｘの間である。
層１０は後述のようにして作成されるアモルファス多層
超格子材料である。
超格子材料である。
層１２は例えば超格子材料のよｐ高いバンドギャップ成
分から成るｐ形ドーゾアモルファスコンタクト材料であ
る。この層の厚さは８０〜２００Ｘである。この層は太
＠電池の前方表面とｐ形へテロ接合を形成し、これが短
波長における太１ｄ電池の応答性および出力電圧の増加
の両方を改良する。３層１２．１０．８は等価のＰＩＮ
形半導体装置を形成する（米国特許第４，０６７．５２
１号参照）。
分から成るｐ形ドーゾアモルファスコンタクト材料であ
る。この層の厚さは８０〜２００Ｘである。この層は太
＠電池の前方表面とｐ形へテロ接合を形成し、これが短
波長における太１ｄ電池の応答性および出力電圧の増加
の両方を改良する。３層１２．１０．８は等価のＰＩＮ
形半導体装置を形成する（米国特許第４，０６７．５２
１号参照）。
層８．１０及び１２はプラズマ反応装置において気体圧
力３０〜３ｂＯミ’Ｊ）ル、気体流に１００ｃｃ／分及
び基板温度１８０〜２５０℃で堆＃ｆｉｊる。
力３０〜３ｂＯミ’Ｊ）ル、気体流に１００ｃｃ／分及
び基板温度１８０〜２５０℃で堆＃ｆｉｊる。
層１４は隣接の半導体層にとオーミックコンタクトを形
成する５ｎ０２又はＩｎＸ５ｎｙＯのような透明導電体
である。好ましい態様において、太陽電池は近赤外光の
吸収を高めるためにテキスチや−ド裏面および入射光に
向けた太陽電池の側に反射防止膜１６を含む。
成する５ｎ０２又はＩｎＸ５ｎｙＯのような透明導電体
である。好ましい態様において、太陽電池は近赤外光の
吸収を高めるためにテキスチや−ド裏面および入射光に
向けた太陽電池の側に反射防止膜１６を含む。
その他の装置の構造、例えばｎ−１−ｐ−１・・・構造
を超格子材料から同様の方法で作製することができる。
を超格子材料から同様の方法で作製することができる。
第６図に２接合タンデム太陽電池の模式図を示す。この
場合、基板２２、反射表面２４、底部透明導電体２６、
頂部透明導電体３４及び反射防止層３６は第５図の基板
２、反射表面４、底部透明導電体６、頂部透明導電体１
４および反射防止層１Ｇに各々対応する。しかしながら
、第５図の１つの活性領域、Ｊｉ８．１０および１２の
代わシに、２つの活性領域２８．３０．３２及び４８．
５０゜５２がある。各活性領域は等価ＰＩＮ接合である
。
場合、基板２２、反射表面２４、底部透明導電体２６、
頂部透明導電体３４及び反射防止層３６は第５図の基板
２、反射表面４、底部透明導電体６、頂部透明導電体１
４および反射防止層１Ｇに各々対応する。しかしながら
、第５図の１つの活性領域、Ｊｉ８．１０および１２の
代わシに、２つの活性領域２８．３０．３２及び４８．
５０゜５２がある。各活性領域は等価ＰＩＮ接合である
。
しかしながら、超格子領域３０及び５０は各活性層が太
陽スペクトルの異なる部分に応答するように、各領域の
バンドギャップが存在するように作製する。２つの活性
領域３０及び５０は相互に電流が流れることができるよ
うに接続（配線）されている。１つの方法では／１１３
２及び４８は類似の材料であるが異なる極性で高くドー
プされてトンネル接合を形成する（米国特許第４，１７
９，７０２号参照）。超格子は低バンドギャップ活性領
域（１，２〜１．３ ｅ／Ｖ）のためにａ−Ｇｓ：Ｈ（
２ｏＫ）／ａ−８ｉ：）（（３０ｉ） （第９及び第１
０図参照）及び高バンドギャップ活性領域（１，８〜１
．９ ｅＶ ）のためにａ−８１：１（（２０Ｘ）／ａ
−８ｉ、−、Ｃｘ：Ｈ（２０Ｘ）（第７図参照）を用い
ることができる。
陽スペクトルの異なる部分に応答するように、各領域の
バンドギャップが存在するように作製する。２つの活性
領域３０及び５０は相互に電流が流れることができるよ
うに接続（配線）されている。１つの方法では／１１３
２及び４８は類似の材料であるが異なる極性で高くドー
プされてトンネル接合を形成する（米国特許第４，１７
９，７０２号参照）。超格子は低バンドギャップ活性領
域（１，２〜１．３ ｅ／Ｖ）のためにａ−Ｇｓ：Ｈ（
２ｏＫ）／ａ−８ｉ：）（（３０ｉ） （第９及び第１
０図参照）及び高バンドギャップ活性領域（１，８〜１
．９ ｅＶ ）のためにａ−８１：１（（２０Ｘ）／ａ
−８ｉ、−、Ｃｘ：Ｈ（２０Ｘ）（第７図参照）を用い
ることができる。
第６図にタンデム太陽電池の特定の例を示す。
第７図に第６図のタンデムアモルファス超格子太陽電池
のエネルギー帯図を示す。第７区においてそれぞれ１及
び２で示されるａ −Ｇｅ ：Ｈ／ａ−８ｉ ：Ｈおよ
びａ−８ｊ ：Ｈ／ ａ−８１ｘＣ１−Ｘ：Ｈ超格子材
料の伝導帯端及び価電子帯端は実効帯域端であり、各々
伝導帯及び価電子帯移動度端の位置を表わす。同時に、
伝導帯及び価電子帯移動度端の位置を決定する電子ポテ
ンシャルは例えば第１図及び第２図に示される振動形を
有することが理解されろ。実効帯域端は例えば第９，１
０及び１１図におけるような超格子忙ついて測定された
光吸収端から導かれる。第６図の層と対応する第７図の
エネルギー帯図の領域は第６図のタンデム太陽電池に対
応する同様の数字で示す。
のエネルギー帯図を示す。第７区においてそれぞれ１及
び２で示されるａ −Ｇｅ ：Ｈ／ａ−８ｉ ：Ｈおよ
びａ−８ｊ ：Ｈ／ ａ−８１ｘＣ１−Ｘ：Ｈ超格子材
料の伝導帯端及び価電子帯端は実効帯域端であり、各々
伝導帯及び価電子帯移動度端の位置を表わす。同時に、
伝導帯及び価電子帯移動度端の位置を決定する電子ポテ
ンシャルは例えば第１図及び第２図に示される振動形を
有することが理解されろ。実効帯域端は例えば第９，１
０及び１１図におけるような超格子忙ついて測定された
光吸収端から導かれる。第６図の層と対応する第７図の
エネルギー帯図の領域は第６図のタンデム太陽電池に対
応する同様の数字で示す。
超格子アモルファス半導体の光学特性
ａ−８ｔ：Ｈサブ層の厚さ対ａ−Ｇｅ：Ｈサブ層のＪｌ
さの一定の比を有する一連のａ−８１：Ｈ／ａ−Ｇｅ：
Ｈ超格子材料を作製した。第９図にこの一連の材料のフ
ォトンエネルギーの関数としての光吸収係数αＱａ−ｓ
＋：ａおよびａ −Ｇｏ ： Ｈの光吸収係数と共に示
す。我々はαを関係式（αＥ ）Ｔ ＝定数（Ｅｏ−Ｅ
）〔式中、Ｅはアモルファス半導体の領域で通例であ
るフォトンエネルギーである。〕を持りＥＬ７）関数と
して適合することによって光・ギャップＥ。を定義する
。第９図の積層材料及びＧｅＸ５ｉ１−ｘ合金における
ゲルマニウム対シリコン比はほぼＧ ｅ ｏ 、 ４８
１ ｏ 、６で与えられる。（第９図の数字は超格子構
造の繰シ返しの距離を示す。）第４０図に示すようなこ
れらの材料のバンドギャップＥ。は吸収テールの幅の増
加なしでは吸収テールの幅（材料の電子的品質の１つの
測定因子である品質）の増加なしで超格子の繰シ返し距
離ｄが減少すると共に１．２〜１．３ ｅＶｆ通って増
加する。１．２〜１゜３ ｅＶのバンドイヤツブは２接
合アモルファスタンデム電池の底部バンドギヤ、プセル
として最適である。
さの一定の比を有する一連のａ−８１：Ｈ／ａ−Ｇｅ：
Ｈ超格子材料を作製した。第９図にこの一連の材料のフ
ォトンエネルギーの関数としての光吸収係数αＱａ−ｓ
＋：ａおよびａ −Ｇｏ ： Ｈの光吸収係数と共に示
す。我々はαを関係式（αＥ ）Ｔ ＝定数（Ｅｏ−Ｅ
）〔式中、Ｅはアモルファス半導体の領域で通例であ
るフォトンエネルギーである。〕を持りＥＬ７）関数と
して適合することによって光・ギャップＥ。を定義する
。第９図の積層材料及びＧｅＸ５ｉ１−ｘ合金における
ゲルマニウム対シリコン比はほぼＧ ｅ ｏ 、 ４８
１ ｏ 、６で与えられる。（第９図の数字は超格子構
造の繰シ返しの距離を示す。）第４０図に示すようなこ
れらの材料のバンドギャップＥ。は吸収テールの幅の増
加なしでは吸収テールの幅（材料の電子的品質の１つの
測定因子である品質）の増加なしで超格子の繰シ返し距
離ｄが減少すると共に１．２〜１．３ ｅＶｆ通って増
加する。１．２〜１゜３ ｅＶのバンドイヤツブは２接
合アモルファスタンデム電池の底部バンドギヤ、プセル
として最適である。
こうして超格子は層の厚さを変えることによってＥｏの
所望の値に調整することが可能である。第１１図に示す
ようなａ −Ｓ ｉ ： Ｈ／ ａ −Ｓ ｉ １−ｘ
Ｃｘ：Ｈ超格子によって類似の結果が得られる。この場
合、同様に、吸収端はやはシ吸収テールの幅の認め得る
変更なしで超格子の周期の減少と共にょシ高いエネルギ
ーに移行する。この場合、ａ−８ｉ：Ｈ）ｆｉおよびａ
−８ｉ、−ＸＣｘ：Ｈ層は同じ厚さを有し、ｇｃは約１
．８〜２ｅＶで調整できた。このバンドイヤツブの範囲
は２接合アモルファスタンデム゛屯池の頂部セルとして
最適である。
所望の値に調整することが可能である。第１１図に示す
ようなａ −Ｓ ｉ ： Ｈ／ ａ −Ｓ ｉ １−ｘ
Ｃｘ：Ｈ超格子によって類似の結果が得られる。この場
合、同様に、吸収端はやはシ吸収テールの幅の認め得る
変更なしで超格子の周期の減少と共にょシ高いエネルギ
ーに移行する。この場合、ａ−８ｉ：Ｈ）ｆｉおよびａ
−８ｉ、−ＸＣｘ：Ｈ層は同じ厚さを有し、ｇｃは約１
．８〜２ｅＶで調整できた。このバンドイヤツブの範囲
は２接合アモルファスタンデム゛屯池の頂部セルとして
最適である。
この材料の電子的性質の更なる尺度としてａ−Ｇｅ：Ｈ
／ ａ−８ｉ：Ｈの材料からショットキーバリヤ形太陽
電池構造を作製し、頂部Ｊψが太陽ス被りトルの短波長
部分を吸収するタンデム電池の性能を７ミージートする
ために３個の異なる長通過赤外フィルタ（ｌｏｎｇ ｐ
ａｔＩｌｌｆｎｆｒａｒｅｄ ｆｉｌｔｅｒｓ ）及び
タングステンランプで短絡電流を測定した。
／ ａ−８ｉ：Ｈの材料からショットキーバリヤ形太陽
電池構造を作製し、頂部Ｊψが太陽ス被りトルの短波長
部分を吸収するタンデム電池の性能を７ミージートする
ために３個の異なる長通過赤外フィルタ（ｌｏｎｇ ｐ
ａｔＩｌｌｆｎｆｒａｒｅｄ ｆｉｌｔｅｒｓ ）及び
タングステンランプで短絡電流を測定した。
この場合の太陽電池構造は、層１２．１４および１６を
ｐ十層１２のように接合として働く半透明の厚さ８０Ｘ
の白金コンタクトで置き換えたことを除いて第５図のも
のと同様である。得られる短絡電流工ｓｃ超格子材料に
おけるａ−Ｇｅ：Ｈサブ層の厚さｄ。８の関数として第
１２図にプロットする。結果を第１２図に示す。縦軸の
点は超格子材料の平均組成とほぼ同一の組成を持つ”ｅ
ａ３６””０．６５ ’Ｈ金合金対応する。１０〜３０
Ｘの範囲内の繰返し距離を持つ材料が最良の性能を有す
るととに留意されたい。性能は非常に薄いサブ層の厚さ
では部分的に光ギャップの増加のためにそして大きいサ
ブ層の厚さでは光で発生した電子−正孔対の拡散長の減
少のために低下する。
ｐ十層１２のように接合として働く半透明の厚さ８０Ｘ
の白金コンタクトで置き換えたことを除いて第５図のも
のと同様である。得られる短絡電流工ｓｃ超格子材料に
おけるａ−Ｇｅ：Ｈサブ層の厚さｄ。８の関数として第
１２図にプロットする。結果を第１２図に示す。縦軸の
点は超格子材料の平均組成とほぼ同一の組成を持つ”ｅ
ａ３６””０．６５ ’Ｈ金合金対応する。１０〜３０
Ｘの範囲内の繰返し距離を持つ材料が最良の性能を有す
るととに留意されたい。性能は非常に薄いサブ層の厚さ
では部分的に光ギャップの増加のためにそして大きいサ
ブ層の厚さでは光で発生した電子−正孔対の拡散長の減
少のために低下する。
超格子におげろより大きいギャップ成分の厚さが大きす
ぎると（＞３０Ｘ）、サブ層において通常の正規の方向
における電子または正孔の輸送が２つの成分のバンドギ
ャップの差にほぼ等しい内部ポテンシャル障壁によって
妨げられることがある。２０Ｘよりも薄いサブ層では障
壁を通る電子のトンネルは急速であるだろうから、電子
の輸送は帯域のようであり、妨害されないであろう。正
孔の輸送はａ−Ｇｅ：Ｈ、ａ−８１：Ｈ、ａ−８ＩＣ：
Ｈ超格子では問題ないと考えられる。というのは、こ
れらの材料の明確な帯域の並び（ａｌｉｇｍｅｎｔｓ
）は現在完全には理解されてはいないが、これらの材料
の価電子帯はエネルギーが非常に近く一致していると考
えられるからである。
ぎると（＞３０Ｘ）、サブ層において通常の正規の方向
における電子または正孔の輸送が２つの成分のバンドギ
ャップの差にほぼ等しい内部ポテンシャル障壁によって
妨げられることがある。２０Ｘよりも薄いサブ層では障
壁を通る電子のトンネルは急速であるだろうから、電子
の輸送は帯域のようであり、妨害されないであろう。正
孔の輸送はａ−Ｇｅ：Ｈ、ａ−８１：Ｈ、ａ−８ＩＣ：
Ｈ超格子では問題ないと考えられる。というのは、こ
れらの材料の明確な帯域の並び（ａｌｉｇｍｅｎｔｓ
）は現在完全には理解されてはいないが、これらの材料
の価電子帯はエネルギーが非常に近く一致していると考
えられるからである。
第１図は組成の変調が合金その他のグロスな組成変化に
よる半導体超格子材料のエネルギー帯の模式図、 第２図は組成の変調がドーピングと関係する半導体超格
子材料のエネルギー帯の模式図、第３図は超格子構造の
模式図、 第４図は本発明の超格子の個々の原子の位置の模式図、 第５図は単一の活性超格子を用いて本発明にょ多構成し
た太陽電池の模式図、 第６図は各々が異なるバンドギャッｆを有する２つの活
性超格子を用いて本発明により構成したタンデム電池の
模式図、 第７図は２超格子のタンデム電池のエネルギー・ぐンド
図、 第８図はプラズマ化学気相堆積装置の模式図、第９図は
ａ−Ｇｏ：Ｈ対ａ−８ｉ：Ｈのサブ層厚さの比を一定に
保ったａ−Ｇｅ：Ｈ／ａ−５ｉ：Ｈ超格子材料の光吸収
係数を示すグラフ図、 第４０図は超格子の繰シ返し距離ｄの関数としての元バ
ンドギャッ７’Ｅ、を示すグラフ図、第１１図はａ−８
ｔ：Ｈ／ａ−８ｉ１−ＸＣＸ： Ｈ超格子の光吸収係数
を示すグラフ図、 第１２図は３個の異なる長波長通過フィルタで濾過した
太陽光全シミュレートするタングステンランプで測定し
たａ−Ｇｅ：Ｈ層の厚さの関数としてのショットキー障
壁ａ−Ｇｅ：Ｈ／ａ−８ｉ：Ｈの短絡電流を示すグラフ
図である。 ２．２２：基板、４．２４：反射材料層、６゜２６：透
明導電体、８，２８，４８：ｎ形ドープコンタクト／ｉ
５．１０，３０，５０：アモルファス多層超格子材料層
、１５．３２，５２：ｐ形ドープコンタクト層、１４，
３４：透明導電体、１６゜３６：反射防止膜、６２ ：
ＰＣＶＤ装置、６４：真空チャンバ、６６：陽極、６
８：陰極、７ｏ：ヒータ、７４：基板、７６：ＲＦ発生
器、７８゜８０ 、８２ 、８４ ：弁、８８：出口。 特許出願人 エクソン リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士西舘和之 弁理士古賀哲次 弁理士 山 口 昭 之 弁理士西山雅也 ＦＩＧ、１ 距級− ＦＩＧ、２ ｌ−ＩＬ）、ｄ Ｆ Ｉ Ｇ、 ９ ユニ４−ルキ゛”ｉ＊Ｖｌ ＦＩＧ、＋２ 長連」九轟ル９ λ＞ ０．７１５ Ｐｍ０ ４ｃ、ｆＡｌ 昭和５９年１２月 １９日 特許庁長官 志 賀 学殿 １、事件の表示 昭和５９年 特許願 第２０９０４６号２、発明の名称 半導体装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 エクソン リサーチ アンド エンジニアリング
カンパニー ４、代理人 （外 ４名） ５、補正の対象 図 面（第４図） ６、補正の内容 第４図を別紙の通り補正する。 ７、添付書類の目録 補正図面（第４図） ＦＩＧ、４
よる半導体超格子材料のエネルギー帯の模式図、 第２図は組成の変調がドーピングと関係する半導体超格
子材料のエネルギー帯の模式図、第３図は超格子構造の
模式図、 第４図は本発明の超格子の個々の原子の位置の模式図、 第５図は単一の活性超格子を用いて本発明にょ多構成し
た太陽電池の模式図、 第６図は各々が異なるバンドギャッｆを有する２つの活
性超格子を用いて本発明により構成したタンデム電池の
模式図、 第７図は２超格子のタンデム電池のエネルギー・ぐンド
図、 第８図はプラズマ化学気相堆積装置の模式図、第９図は
ａ−Ｇｏ：Ｈ対ａ−８ｉ：Ｈのサブ層厚さの比を一定に
保ったａ−Ｇｅ：Ｈ／ａ−５ｉ：Ｈ超格子材料の光吸収
係数を示すグラフ図、 第４０図は超格子の繰シ返し距離ｄの関数としての元バ
ンドギャッ７’Ｅ、を示すグラフ図、第１１図はａ−８
ｔ：Ｈ／ａ−８ｉ１−ＸＣＸ： Ｈ超格子の光吸収係数
を示すグラフ図、 第１２図は３個の異なる長波長通過フィルタで濾過した
太陽光全シミュレートするタングステンランプで測定し
たａ−Ｇｅ：Ｈ層の厚さの関数としてのショットキー障
壁ａ−Ｇｅ：Ｈ／ａ−８ｉ：Ｈの短絡電流を示すグラフ
図である。 ２．２２：基板、４．２４：反射材料層、６゜２６：透
明導電体、８，２８，４８：ｎ形ドープコンタクト／ｉ
５．１０，３０，５０：アモルファス多層超格子材料層
、１５．３２，５２：ｐ形ドープコンタクト層、１４，
３４：透明導電体、１６゜３６：反射防止膜、６２ ：
ＰＣＶＤ装置、６４：真空チャンバ、６６：陽極、６
８：陰極、７ｏ：ヒータ、７４：基板、７６：ＲＦ発生
器、７８゜８０ 、８２ 、８４ ：弁、８８：出口。 特許出願人 エクソン リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士西舘和之 弁理士古賀哲次 弁理士 山 口 昭 之 弁理士西山雅也 ＦＩＧ、１ 距級− ＦＩＧ、２ ｌ−ＩＬ）、ｄ Ｆ Ｉ Ｇ、 ９ ユニ４−ルキ゛”ｉ＊Ｖｌ ＦＩＧ、＋２ 長連」九轟ル９ λ＞ ０．７１５ Ｐｍ０ ４ｃ、ｆＡｌ 昭和５９年１２月 １９日 特許庁長官 志 賀 学殿 １、事件の表示 昭和５９年 特許願 第２０９０４６号２、発明の名称 半導体装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 エクソン リサーチ アンド エンジニアリング
カンパニー ４、代理人 （外 ４名） ５、補正の対象 図 面（第４図） ６、補正の内容 第４図を別紙の通り補正する。 ７、添付書類の目録 補正図面（第４図） ＦＩＧ、４
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、（ａ） 実効エネルギーギャップが゛所定の値を有
する、上方および下方表面を有する第１の多層超格子ア
モルファス材料、 （ｂ） 前記下方表面とへテロ接合を形成する第１のｎ
形ドーグアモルファス材料層、および（Ｃ） 前記下方
表面とへテロ接合を形成する第１のｐ形ドーグアモルフ
ァス材料層 を含んで成る半導体装置。 ２、（ａ） 第２の光電池、および （ｂ） 前記光電池と前記第一の超格子を電気的に接続
し、よってそれらの間に電流を通じさせることができる
手段 をさらに含んでなる特許請求の範囲第１項記載の半導体
装置。 ３、前記第２の光電池および電気的接続が（ａ） 実効
エネルギーギャップが前記第１の所定の匝と異なる第２
の所定の値を有する、上方および下方表面を有する第２
の多層超格子アモルファス材料、 （ｂ） 前記第２の超格子の前記下方表面とへテロ接合
を形成しかつ前記第１のｐ形ドーｆ層とトンネル接合を
形成する第２のｎ形ドーグアモルファス材料層、および （Ｃ）前記第２の超格子の前記下方表面とへテロ接合を
形成する第２のｐ形ドーグアモルファス材料層 を含んで成る特許請求の範囲第２項記載の半導体装置。 ４、前記第１の活性領域がａ −Ｓｉ ： Ｈ／ ａ
−Ｇｅ：Ｈ超格子であシ、前記第２の領域がａ−３ｉ：
Ｈ／ａ −Ｓ ｌ １−ＸＣｘ： Ｈ超格子である特許
請求の範囲第３項記載の半導体装置である。 ５、前記第１のｐ形ドーグ層および第２のｎ形ドーグ層
が同一のアモルファス材料である特許請求の範囲第４項
記載の半導体装置。 ６、前記アモルファス材料がａ−８Ｉ：Ｈでらる特許請
求の範囲第５項記載の半導体装置。 ７．前記第１の実効光バンドギャップが１．１ｅＶと１
．３ｅＶＯ間であり、前記第２の実効バンドギャップが
１，８ｅＶと１．９ｅＶＯ間である特許請求の範囲第１
項記載の半導体装置。 ８、前記第１の実効光バンドギャップが１．８ｅＶと１
．９ｅＶＯ間でちシ、前記第２の実効パ／ドが１．１ｅ
Ｖと１．３ｅｖ ０間である特許請求の範囲第１項ｉ己
載の半導体装置。 ９、前記接続手段がキャリヤの再結合部位を含むので、
電子と正孔の再結合が前記接続手段をして低抵抗オーミ
ックコンタクトとして働かせる特許請求の範囲第２項記
載の半導体装置。 １０、前記光電池が接合を有する結晶質材料である特許
請求の範囲第２項記載の半導体装置・
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/539,470 US4598164A (en) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | Solar cell made from amorphous superlattice material |
| US539470 | 1983-10-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60100485A true JPS60100485A (ja) | 1985-06-04 |
Family
ID=24151350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59209046A Pending JPS60100485A (ja) | 1983-10-06 | 1984-10-06 | 半導体装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4598164A (ja) |
| EP (1) | EP0141537A1 (ja) |
| JP (1) | JPS60100485A (ja) |
| AU (1) | AU3388484A (ja) |
| CA (1) | CA1241100A (ja) |
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| JPS62165375A (ja) * | 1986-01-16 | 1987-07-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 非晶質半導体太陽電池 |
| JPS62181476A (ja) * | 1986-02-05 | 1987-08-08 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
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