TW200926430A - Nano-optoelectronic devices - Google Patents

Description

200926430 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種奈米光電子元件裝置，特別有關 於一種具多重奈米量子點檢測光子的光檢測器和光伏特 (太陽能）電池裝置。

【先前技裥J 隨著半導體製程技術一直朝深次微米級（亦即奈米級） 領域發展，光電元件的積集度亦隨之增加，而尺寸亦隨之 縮小。傳統研究開發矽基材的光電元件種類很多，包括光 檢測器（Photodetector，簡稱PD)、發光二極體（Light Emitting Diode，簡稱LED)以及光伏特（太陽能）電池（Solar Cell)。 當材料的尺寸大小微細化至奈米等級時，其物理、光 電特性與傳統的塊體材料(bulk material)之間有極大的差 異性。例如，常見的低維度半導體奈米結構包括二維的量 子井（quantum well)、一維的量子線（quantum wire)與零維 ❿ 的量子點（quantum dot)，其中量子點一般稱為奈米晶體， 直徑大約在數個至數十奈米之間。傳統以奈米晶體製作光 電元件的理由為奈米晶體的量子點結構會改變物質原本 的能帶結構與光電特性。由於晶粒體積很小，故量子點内 具有三維的能量屏障，即「量子侷限效應」，而電子受到 量子侷限效應的結果，會使得原本連續的能帶結構，變為 分裂的能階結構，另外，電子能態密度也不同於一般塊 材，其能態密度介於原子與塊材之間，具有類似原子的能 階。此外，由於量子點的能態密度隨著其尺寸大小而變， 5 200926430 也就是說光、電、磁性質可以由尺寸變化來改變，使得我 們可以透過“人工”的方式來調整其電子與光的特性。

一光檢測器元件是由光的基本粒子（光子）扮演主要角色 的元件，匕成將光的信號轉換為電的信號。當半導體光檢 測器，件被光照射後，光子和電子之間有著主要的交互作 用。第1圖係顯示傳統半導體光檢測器元件的示意圖。請 參閱第1圖’傳統半導體光檢測器元件包括一心型半導體 區2含自由電子1與一 p_型半導體區4含電洞3，其間具 有一接面5，且於接面5兩侧形成特定寬度的載子空乏區 6。當外界光信號l照射光檢測器元件時，其能量大於半 導體材料的直接或間接能隙，在載子空乏區6内會產生電 電洞對。並且受到載子空乏區6的内部電場E或電壓 影響，造成電子-電洞對分離，分別流向n_型半導體區2 與P-型半導體區4，進而流向外部電路，形成光電流k， 可由電流表8檢測。因此，當載子空乏區6的内部電場e 或電壓愈大時，電子和電洞的漂移速度愈快，所產生的光 電流亦愈大。再者’漂移速度愈快，光檢測器的反應速度 反之部分電子、電洞在未流出空乏區前，即與其他的 電子或電洞再結合，使得生成的光電流亦小。 一立第2A圖係顯示傳統矽基光伏特（太陽能）電池的立體 不意圖，而第2B圖係顯示第2A圖的矽基光伏特（太陽能） 電池的剖面示意圖。請參閱第2A與2B圖， 伏特（太陽能）電池1〇包括一 n_型半導體層14位於二p_ m體λ底12上’其間具有-p_n接面13。-指梳狀 ° 和抗反射層（Anti_Reflection Coating，簡稱 arc) 6 200926430 17設置於η-型半導體層14 Λ，以及一背部 (ohmic contact)設置於ρ_型半導體基底12的底部。冬处 大於帶隙Eg的外界光l照财基光伏特（太陽能田池 10 ’使石夕基光伏特(太陽能〉電池1〇亦產 〉，狹 而多出的部分產生熱浪費掉。 』出…、' 傳統的光電元件的尺寸與效率皆無法滿 件的需求。更明確的說，若要將具有量子點的光電^元 整合至矽f材的電路，其必備要件是將 p (腿0crystal)埋於介電媒介中，並且其尺寸要均勻、直_ 少於十個奈米以及可達高密度化的目標。 【發明内容】 有鑑於此，本發明為關於奈米光電子元件装置，里 =有光子檢_性的m切/複晶㈣複堆疊結構 做為檢測構件，並將並整人 高感度的奈米光電^牛於夕基材上，以形成高密度與 t發明實_提供—種奈米光電子元件裝置 設置於該基底上;以及-奈米光電子元 ^ ^ j 曰上，包括一負極半導體、一正極半導體 和夕個置子點與穿透接合於其間。 括：施例另提供—種奈米光電子S件裝置，包 .+導體基底；一、絕緣層設置 接 r-―極 ϊ 接該負極半=:Γΐ :其間;以及一第一電極連 廡、、主奋rf及一第二電極連接該正極半導體。 μ…、疋，*亥奈米光檢測器為一垂直型光檢測器， 7 200926430 包括該負極半導體、重複交替 ;半:!層以及該，半導趙構成的-垂直堆二: 二米光檢心為—水平式光檢測器，包括該負極 if 交替多層的—薄絕緣層與—薄半導體層以及該 極半導體構成的一水平延伸結構。 本^實施例另提供—種奈米光電子元件裝置，包 •-半導體基底；-絕緣層設置於該基底上；—光 (#陽能)電池設置於該絕緣層上，包括多條平行的負極^ • ^t錯多條平行的正極半導體，其中於各交錯區域 芦·以及ί交雷替疊/層的一薄絕緣層與-薄半導體 2二=第-電極連接各條平行的負極半導體的一端， 第一電極連接各條平行的正極半導體的一端。

為使本發明能更明顯易懂，下文特舉實 所附圖式’作詳細說明如下： ' -S 【實施方式】 以下以各實施例並伴隨著圖式說明之範 ❹ 據。在圖式或說明書描述中，相似或相= 圖號。且在圖式中’實施例之形狀或是i 度可擴大，並以簡化或是方便標示。再者，圏 = 之部分將以分別描述說明之，值得注奄 70件 或描述之元件，為所屬#;+ 、疋，圖中未繪示

形式，另外特==具有通常知識者所知的 4 寺疋之實施例僅為揭示本發 J 式，其並非用以限定本發明。 特疋方 第3Α與3Β圖分別顯示奈米級半導_田 光照射前後的能階狀態示意圖。請參閱導第體3=點= 200926430 半導體量子點與原子能階相似，僅考慮相鄰兩個能階Ei 和Ε2，Ε!相當於基態（ground state)，E2相當於激發態 (excited state)，原本處於基態的電子吸收光子的能量而躍 遷至激發態，這個過程稱為吸收，如第3B圖所示。 若外界光L的能量等於能隙的能量（hv^E^Ei)，則奈 米級半導體量子點則會吸收光子能量，並且產生電子電洞 對，在奈米光電元件内部的電子-電洞對，且被其内部電 場分離，使得電子和電洞在量子點間共振穿遂，最後產生 ' 光電流輸出。 _ 第4圖係顯示本發明實施例之奈米光電元件裝置的等 效電路示意圖。奈米光電元件裝置100的基本電路包括負 極半導體120、正極半導體140以及至少一奈米級半導體 量子點130，介於負極與正極半導體之間。上述奈米級半 導體量子點130的體積極小，例如小於20奈米（nm)，方 能形成量子點（quantum dot，QD)之效應。在量子點13 0 的兩端與負極半導體120、正極半導體140之間，夾置極 薄的穿透接合(tunnel junctions) 125與135，例如薄的氮化 φ 矽層。當外界光信號L照射至奈米光電元件裝置100時， 其能量大於半導體量子點130的能隙，產生電子-電洞對， 並受到内部電場或電壓Vds影響，造成電子·電洞對分離， 形成光電流，可由電流表Id檢測。 第5A圖係顯示根據本發明之一實施例的垂直式奈米 柱光檢測元件的立體示意圖，第5B圖為垂直式奈米柱光 檢測元件的上視圖，而第5C圖為垂直式奈米柱光檢測元 件沿X軸方向的剖面示意圖。請參閱第5 A圖，一垂直式 奈米柱光檢測元件200包括一半導體基底210，例如是半 9 200926430 導體基底，一絕緣層215設置於半導體基底210上。絕緣 層215的材質可為二氧化矽（濕氧化矽層）或四乙氧基矽酸 鹽（TEOS)，其厚度範圍大抵介於2000-4000埃(人）。一奈 米光檢測器設置於絕緣層215上，其包括一負極半導體 220、一正極半導體260和多個量子點與穿透接合堆疊結 構250設置於其間。一第一電極222連接負極半導體220, 以及一第二電極262連接正極半導體260。 多個量子點與穿透接合堆疊結構250包括垂直多重薄 絕緣層252/薄半導體層254a-254c堆疊結構，利用電子束 ❹ 微影、蝕刻及氧化製程形成的奈米級半導體島，如第5C 圖所示。上述薄絕緣層252的材質包括磷化鎵(GaP)、氮 化矽（SiNx)、氧化矽（Si〇x)或氮氧化矽，其厚度範圍大抵 介於1-10奈米（nm)。薄半導體層254a-254c的材質包括砷 化鎵(GaAs)、銦磷化鎵(GalnP)、銦氮砷化鎵（GalnNAs)、 銦磷砷化鎵（GalnPAs)、砷化鋁鎵（A1GaAs)、銦砷化鋁 (AlInAs)、銦鱗化銘鎵（AiGalnP)、銦氣填化紹鎵 (AlGalnAsP)、磷化銦（Inp)、珅化銦（InAs)、砷化銦鋁 ❹ （InA1As)、砷化銦鎵（InGaAs)、硒化鎘（CdSe)、硒化鋅 (ZnSe)、硫化鋅（ZnS)、硫化鎘（CdS)、碌化鋅（ZnTe)、碲 化鎘(CdTe)、矽（Si)、鍺（Ge)或矽化鍺（SiGe)，其厚度範 圍大抵介於1-10奈米（nm)。 第6A圖係顯不根據本發明另一實施例的水平式奈米 光檢測το件的立體示意圖，第6Β圖為水平式奈米光檢測 元件的上視圖’而第6C圖為水平式奈米光檢測元件沿X 軸方向的剖面示意圖。 請參閱第6Α圖’ 一水平式奈米光檢測元件3〇〇包括 200926430 一半導體基底310，例如是半導體基底，一絕緣層315設 置於半導體基底310上。絕緣層3i5的材質可為二氧化矽 (濕氧化矽層）或四乙氧基矽酸鹽（TEOS)層，其厚度範圍大 抵介於2000-4000埃（人）。一水平式奈米光檢測器設置於 絕緣層315上，其包括一負極半導體32〇、一正極半導體 360和多個量子點與穿透接合水平延伸結構350設置於其 間。一第一電極322連接負極半導體32〇，以及一第二電 極362連接正極半導體360。 多個量子點與穿透接合水平延伸結構35〇包括水平多 重薄絕緣層352厂薄半導體層354&_35如延伸結構，利甩電 子束微影、蝕刻及氧化製程形成的奈米級半導體島，如第 ❹ ❹ 6C圖所示。上述薄絕緣層352的材質包括磷化鎵(Gap)、 氮化矽（SiNx)、氧化矽（Si〇x)或氮氧化矽，其厚度範圍大 抵介於1-10奈米（nm)。薄半導體層354a_354c的材質包相 石申化鎵（GaAs)、銦磷化鎵（GaInp)、銦氮砷化袭 (GaInNAs)、銦磷砷化鎵(GaInpAs)、砷化鋁鎵(Αΐ(^Αδ) 扣申化鋁（AlInAs)、錮磷化鋁鎵（AiGaInp)、銦氮磷化鋁造 (Α1—Ρ)、魏銦㈣“t化銦（InAs)、珅化銦金 (InAlAs)、砷化銦鎵（InGaAs)、砸化鎘（cdSe)、硒化杳 (ZnSe)、硫化鋅（ZnS)、硫化錢_)、碲化鋅（ZnTe)、^ 化錄(CdTe)、發（Si)、錯(Ge)或梦化鍺(SiGe)，其厚度 圍大抵介於1-10奈米（nm；)。

处、上73係顯示根據本發明另—實施例的光伏特（太指 :)電二70件的立體不意圖，第7B圖為光伏特(太陽能W f 7C 7C方…二1 特(太陽能)電池元利 /口 71_7〇方向的剖面示意圖。 200926430 請參閱第7A圖，一光伏特（太陽能）電池元件4〇〇包 括一半導體基底410，例如是半導體基底，一絕緣層415 設置於半導體基底410上。絕緣層415的材質可為二氧化 矽（濕氧化矽層）或四乙氧基矽酸鹽（TE0S)層，其厚度範圍 大抵介於2000-4000埃（人）。一光伏特（太陽能）電池設置於 絕緣層415上’包括多條平行的負極半導體420a-420b， 交錯多條平行的正極半導體460a-460b，其中於各交錯區 域中’夾置垂直式重複交替堆疊結構450，包括重複薄絕 緣層452/薄半導體層454a-454c堆疊，以及一第一電極422 參 連接該些負極半導體420a-420b，以及一第二電極462連 接該些正極半導體460a-460b。 上述薄絕緣層452的材質包括磷化鎵（GaP)、氮化石夕 (SiNx)、氧化矽（SiOx)或氮氧化矽，其厚度範圍大抵介於 1-10奈米（nm)。薄半導體層454a-454c的材質包括坤化嫁 (GaAs)、銦構化鎵（GalnP)、麵氮石申化鎵（GalnNAs)、銦碟 石+化鎵（GalnPAs)、石申化銘鎵（AlGaAs)、銦石令化叙 (AlInAs)、銦填化鋁鎵（AlGalnP)、銦氮磷化鋁鎵 φ (AlGalnAsP)、構化銦（InP)、神化銦（InAs)、珅化銦銘 (InAlAs)、石申化銦鎵（InGaAs)、石西化編（CdSe)、石西化鋅 (ZnSe)、硫化鋅（ZnS)、硫化鑛（CdS)、蹄化鋅（ZnTe)、碲 化鎘(CdTe)、矽（Si)、鍺（Ge)或矽化鍺（SiGe)，其厚度範 圍大抵介於1-10奈米（nm)。 第8圖係顯示第5A圖的垂直式奈米柱光檢測元件分 別於黑暗中（black line)與以101.7微瓦（μλ\〇波長580nm光 源照射所取得的電流-電壓（I-V)特性結果。請參閱第8 圖，第5A圖的垂直式奈米柱光檢測元件200的光導電 12 200926430 (photoconductive)的光導電特性，可藉由一光學顯微鏡附 以一可控制光強度照射裝置，提供照射光源波長的範圍約 為580nm。在操作溫度T=300K時，當垂直式奈米柱半導 體光檢測元件的Ρ-型與η型半導體之間的低偏壓在 +0V〜+0.1伏特（V)範圍時，在黑暗中（暗電流）以及以波長 〜580nm、不同強度（功率）的光源照射之下，測量其電壓-電流(Vd-Id)特性曲線關係結果圖。顯然地，在黑暗中（暗 電流）以大電壓掃描範圍量測，仍顯示出相當低的電流值 (表不垂直式奈米柱半導體光檢測元件有很南的電阻約 ® 108Ω)。另一方面，以101.7微瓦（μλν)，波長580nm光源 照射光檢測元件，在整個偏壓範圍，可以明顯的量測出電 流階梯（庫倫階梯）。’ 為了更明確驗證此量子效應，第9圖係顯示第5A圖 的垂直式奈米柱光檢測元件分別在黑暗中（black line)與 不同照射強度 1〇1.7μλ¥、125.4μλ¥、178.6μλ¥、290μλ¥、 396μλ¥、498μλ¥與618μλ¥，測得的電流-電壓（I-V)特性。 明顯地，其光電流Id隨著照明強度增加而增加，此乃導因 φ 於單一的光激發產生載子被量子點捕捉所致的庫倫交互 作用（Coulomb interaction)。另外，當照明強度增加時，電 流振盪亦隨之增加。 第10圖係顯示第5A圖的垂直式奈米柱光檢測元件分 別在黑暗中（暗電流）與以396微瓦（μ\ν)，波長580nm光源 照射下，每5秒交替切換光源開/關（on/off)，所測得的電 流-電壓（I-V)特性。垂直式奈米柱光檢測元件在黑暗中量 測，其暗電流曲線具有類似線性的特性。另一方面，以 396微瓦（μλ¥)，波長580nm光源照射下，在全部的掃瞄 13 200926430 偏壓範圍之中，所量測的電流Id呈明顯的增加。另以手動 控制的情況下在全部的掃瞄偏壓期間每間隔5秒開啟或 關閉照明之下量測取得的電流（如虛線所示）。 有鑑於此，本發明各實施例提供的奈米光電子元件裝 置，包括垂直型和水平型奈米光檢測器以及奈米光伏特 (太陽能）電池，因其具有光子檢測特性的奈米氮化矽/複晶 矽重複堆疊結構做為檢測構件，並可其整合於矽基材上， 以形成高密度與高感度的奈米光電元件。 • 本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定 ® 本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在 不脫離本發明之精神和範圍内，當可做些許的更動與潤 飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界 定者為準。 14 200926430 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示傳統半導體光檢測器元件的示意圖； 第2A圖係顯示傳統矽基光伏特（太陽能）電池的立體 示意圖，而第2B圖係顯示第2A圖的矽基光伏特（太陽能) 電池的剖面示意圖； 第3A與3B圖分別顯示奈米級半導體量子點受外界 光照射前後的能階狀態示意圖； 第4圖係顯示本發明實施例之垂直式奈米光電元件裝 " 置的等效電路示意圖； β 第5Α圖係顯示根據本發明之一實施例的垂直式奈米 柱光檢測元件的立體示意圖，第5Β圖為垂直式奈米柱光 檢測元件的上視圖，而第5 C圖為垂直式奈米柱光檢測元 件沿X轴方向的剖面示意圖； 第6Α圖係顯示根據本發明另一實施例的水平式奈米 光檢測元件的立體示意圖，第6Β圖為水平式奈米光檢測 元件的上視圖，而第6C圖為水平式奈米光檢測元件沿X 轴方向的剖面示意圖； @ 第7Α圖係顯示根據本發明另一實施例的奈米光伏特 (太陽能）電池元件的立體示意圖，第7Β圖為奈米光伏特 (太陽能）電池元件的上視圖，而第7C圖為奈米光伏特（太 陽能）電池元件沿7C-7C方向的剖面示意圖； 第8圖係顯示第5Α圖的垂直式奈米柱光檢測元件分 別於黑暗中（black line)與以101.7微瓦（μλ\〇波長580nm光 源照射所量測取得的電流-電壓（I-V)特性結果； 第9圖係顯示第5A圖的垂直式奈米柱光檢測元件分 別在黑暗中（black line)與不同照射強度101.7μλν、 15 200926430 125却界、178邱界、29(^\¥、3964\¥、4984\¥與61叫貿， 測得的電流-電壓（I-V)特性；以及 第10圖係顯示第5A圖的垂直式奈米柱光檢測元件分 別在黑暗中（暗電流）與以396微瓦（μ\ν)，波長580nm光源 照射下，每5秒交替切換光源開/關（〇n/〇ff)，所測得的電 流-電壓（I-V)特性。 【主要元件符號說明】 2〜η-型半導體區； 4〜ρ-型半導體區； 6〜載子空乏區； Ε〜内部電場； 12〜ρ-型半導體基底； 14〜η-型半導體層； 17~抗反射層。 - 習知部分（第1〜2圖） β 1〜電子；— 3〜電洞； 5〜接面； L〜外界光信號； 10〜梦基光電池； 13〜ρ-η接面； 16〜指梳狀電極；

本案部分（第3〜11Ε圖） 100〜光電元件裝置；120〜η-型半導體； 125 與 135〜穿透接合(tunnel junctions); 130〜量子點； L〜外界光信號； 210〜半導體基底； 220〜負極半導體； 140〜ρ-型半導體； 200〜垂直式奈米柱光檢測元件 215〜絕緣層； 222〜第一電極； 250〜量子點與穿透接合堆疊結構； 252〜薄絕緣層； 254a-254c〜薄半導體層； 200926430 260〜正極半導體；262〜第二電極； 300〜水平式奈米光檢測元件； 310〜半導體基底；315〜絕緣層； 320〜負極半導體；322〜第一電極； 350〜量子點與穿透接合水平延伸結構； 352〜薄絕緣層； 354a-354c~薄半導體層； 660〜正極半導體；362〜第二電極； 400〜奈米光伏特(太陽能)電池元件； 410〜半導體基底；415〜絕緣層； ⑩ 420a-420b〜負極半導體； 422〜第一電極； 450、450a-450d〜量子點與穿透接合堆疊結構； 452〜薄絕緣層； 454a-454c〜薄半導體層； 460a-462b〜正極半導體； 462〜第二電極。

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Claims (1)

1. 200926430 十、申請專利範圍： L一種奈求光電子元件裝置， 一基底； * 一絕緣層設置於該基底上；以及 一奈米光電子元件設置於該絕緣層上，包括 -正極半導體和多個量子點門 2. 如申_咖第i韻述之mm 置，其中該基底為-半導體基底。4先電子兀件裝 3. 如申請專利範圍第i項所述 置’其中該絕緣層的材質係一氣：、先電子兀件裝 (丁刪）’厚度範圍大抵介於2〇〇(m_ 7毆孤 4. 如申請專利範圍第i項所 、 -第-電極連接該負極半導體=子;件； 極連接該正極半導體。 ^及第一電 5. 如申請專利範圍第4項所 置’其中該奈米光電子元件包括電子疋件裝 (太陽能）電池。 先檢測器和一光伏特 ❹ 6·如申請專利範圍第5項所 置，其中該光檢㈣為-垂直型m；；米^子元件裝 =、重複交替堆叠多層的-薄絕緣層 及该正極半導體構成的—垂直 ，、料導體層以 &足、、、〇不霉〇 7·如申請專利範圍第5項所 置，其中該光檢測器為一水平式朵偽：未先電子…牛裝 導體、重複交替多層的-薄器’包括該負極半 正極半導體構成的-水平延伸結權、。—薄半導體層以及該 8·如申請專利範圍第5項& 所述之奈米光電子元件裝 18 200926430 體，池包括多條平行的負極半導 f二的正極半導體，其中於各交錯區域中， 多層的—薄崎層與—薄半導體層。 置，其中mf圍第8項所述之奈米光電子元件裝 以及^二電極連接各條平行的正極半導體的」。知 10.—種奈米光電子元件裝置，包括： 一半導體基底； ❹ 一絕緣層設置於該半導體基底上； 一-光檢測II設置於該絕緣層上，包括—負極半導體、 一正極+導體和多個量子點與穿透接合於其間；以及 該正極連接該負極半導體，以及—第二電極連接 置，請專利範圍第1〇項所述之奈米光電子元件裝 (TE〇S\H緣層的材質係二氧化石夕或四乙氧基梦酸鹽 (EOS)，厚度靶圍大抵介於2〇〇〇_4〇〇〇埃（人）。 12.如申請專利範圍第1〇項所述之奈米 ί體其】Γ^測器為一垂直型光檢測器，包括該負極半 及該正極半成多的層的垂一直^緣層與一薄半導體層以 r干导髖稱成的一垂直堆疊結構。 =·如申請專利範圍第10項所述之奈米*電子元件裝 導體、番f光檢測器為一水平式光檢測器，包括該正極半 構薄半導體層以及該 申請專利範圍第12項所述之奈米光電子元件裝 置八中該薄絕緣層的材質包括磷化鎵（Gap)、氣化石夕 200926430 (SiNx)、氧化矽（si〇x)或氫氧化矽。 15. 如申請專利範圍第12項所述之奈米光電子元件裝 置’其中該薄絕緣層的厚度範圍介於M〇奈米（nm)。 16. 如申請專利範圍第12項所述之奈米光電子元件裝 置，其中該薄半導體層的材質包括砷化鎵(GaAs)、銦磷化 鎵（GalnP)、銦氮砷化鎵（GainNAs)、銦磷坤化鎵 (GalnPAs)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、銦砷化鋁（AlInAs)、銦磷 化銘鎵（AlGalnP)、銦氮磷化銘鎵（A1GaInAsP)、磷化銦 (InP)、碎化銦（inAs)、神化銦紹（InA1As)、坤化銦嫁 _ (InGaAs)、硒化锅（CdSe)、硒化鋅（ZnSe)、硫化鋅（zns)、 硫化鎘（CdS)、碲化鋅（ZnTe)、碲化鎘（cdTe)、矽（Si)、鍺 (Ge)或矽化鍺(SiGe)。 17. 如申請專利範圍第12項所述之奈米光電子元件裝 置，其中該薄半導體層的的厚度範圍介於奈 18. —種奈米光電子元件裝置，包括： ^ 一半導體基底； 一絕緣層設置於該半導體基底上； ❿ 一光伏特（太陽能）電池設置於該絕緣層上，包括多條 平行的負極半導體，交錯多條平行的正極半導體，其中於 各交錯區域中，夾置重複交替堆疊多層的一薄^二 薄半導體層；以及 一第一電極連接各條平行的負極半導體的—端，以及 一第二電極連接各條平行的正極半導體的一端。 19. 如申請專利範圍第18項所述之奈米光電子 置，其中該絕緣層的材質係二氧化矽或四乙氧美 (TEOS) ’厚度範圍大抵介於2〇〇〇_4〇〇〇埃（人）。 孤 20 200926430 20. 如申請專利範圍第18項所述之奈米光電子元件裝 置，其中該薄絕緣層的材質包括磷化鎵（GaP)、氮化矽 (SiNx)、氧化矽（SiOx)或氮氧化石夕。 21. 如申請專利範圍第18項所述之奈米光電子元件裝 置’其中該》專絕緣層的厚度範圍介於1_1〇奈米（nm)。 22. 如申請專利範圍第18項所述之奈米光電子元件裝 置’其中该薄半導體層的材質包括石申化嫁(GaAs)、姻填化 鎵（GalnP)、銦氮砷化鎵（GalnNAs)、銦磷砷化鎵 (GalnPAs)、砷化鋁鎵（AlGaAs)、銦砷化鋁（AlInAs)、銦磷 ❹ 化鋁鎵（AlGalnP)、銦氮磷化鋁鎵（AlGalnAsP)、磷化銦 (InP)、砷化銦（InAs)、砷化銦鋁（InAlAs)、砷化銦鎵 (InGaAs)、匕 ^li(CdSe)、匕辞（ZnSe)、& 化在辛（ZnS)、 硫化鎘（CdS)、碲化鋅（ZnTe)、碲化鎘（CdTe)、矽（Si)、鍺 (Ge)或矽化鍺(SiGe)。 23. 如申請專利範圍第18項所述之奈米光電子元件裝 置，其中該薄半導體層的厚度範圍介於1-10奈米（nm)° 21