[发明专利]能量收集器

说明书

技术领域

本发明的实施方式的各方面指向半导体装置，更具体地，光敏半导体装置。

背景技术

一些光敏器件包括一个或多个半导体材料层，当受到光中的光量子撞击时，其生成载流子。这些器件使用外部提供的电压来生成电场，以将载流子推向输出端，从而生成可量测的电流。这种器件可以用作例如光学传感器。然而，为生成电流而需要外部提供的电压则限制了这种光敏器件所合适的应用。例如，对于外部提供的电压的需求可能导致光敏器件不适于作为光学传感器来唤醒失电器件(例如当检测到运动时)。作为另外的示例，对于外部提供的电压的需求可能导致光敏器件对于发电应用(例如太阳能电池)而言效率低下。

发明内容

各示例的实施方式指向能量收集器电路及其制造。在一个或多个揭露的实施方式中，一种电路配置和布置为收集光子能量。该电路包括量子堆叠，其具有多个量子限制区域。量子限制区域彼此通过一个或多个量子势垒区互相隔开。量子限制区域的每一个及相邻的量子势垒区包括半导体材料，配置和布置为在其中生成载流子。该电路包括连接到量子堆叠的底层的第一接触，以及连接到量子堆叠的上层的第二接触。该电路还包括无源电路，配置和布置为生成电场，其导致量子堆叠中的载流子向第一和第二接触中的一个迁移。

根据一个或多个实施方式，还披露了制造半导体装置的方法。第一欧姆接触位于衬底的第一区域上。无源电路、量子堆叠、第二欧姆接触堆叠在衬底的第二区域上。量子堆叠包括多个量子限制区域，彼此通过一个或多个量子势垒区互相隔开。量子限制区域的每一个及相邻的量子势垒区包括半导体材料，配置和布置为在其中生成载流子。无源电路配置和布置为生成电场，其导致量子堆叠中的载流子向第一和第二接触中的一个迁移。

以上的讨论/概要并不应视为描述了本发明的每一种实施方式或所有实施例。以下的附图和描述同样示出了各种实施方式。

附图说明

通过以下结合各附图进行的详细说明，可以更完整地理解各示例的实施方式，其中：

图1示出根据一个或多个实施方式的第一能量收集装置；

图2示出根据一个或多个实施方式的第二能量收集装置；

图3示出根据一个或多个实施方式的第三能量收集装置；

图4示出根据一个或多个实施方式的在衬底上具有量子堆叠、无源电场发生器和接触的第一结构的装置；以及

图5示出根据一个或多个实施方式的在衬底上具有量子堆叠、无源电场发生器和接触的第二结构的装置。

具体实施方式

各实施方式的方面通过附图中的例子示出，并进行详细说明，此处所讨论的各实施方式亦可适于修改和替换形式。然而，应当理解的是，本发明不局限于所描述的特定实施方式。相反地，意欲覆盖所有落入包括定义在权利要求中的各方面中的本发明的所有修改、等同和替换。此外，本申请全文中所指的“示例”仅为表述之用，非为限制。

应当相信，本发明的各方面可应用在涉及到能量收集的多种不同类型的装置、系统和方法中。一些示例的实现指向收集光子和/或热能的电路、装置和方法。本发明的各方面可通过上下文对各示例的讨论而明了，然而所披露的各实施方式并不必然地限于该等应用。

在一些多样化的实施方式中，一种装置包括半导体结构，其配置为响应于在目标波长范围中的光而在其中生成载流子。该装置还包括无源电路，配置为生成电场，并从而引起载流子朝向装置的输出端或接触迁移。无源电路在无需外部电压或电流提供的情况下工作。需要外部电压或电流运行的电路称为有源电路。

在一些实施方式中，一种装置包括半导体结构，在此处称为量子堆叠。量子堆叠包括多个量子限制区域，彼此通过一个或多个量子势垒区互相隔开。量子限制区域的每一个及相邻的量子势垒区包括半导体材料，配置和布置为响应于在目标波长范围中的光而其中生成载流子。

该装置包括连接到量子堆叠的底层的第一接触，以及连接到量子堆叠的上层的第二接触。该装置还包括无源电路，配置和布置为生成与量子堆叠接触的电场，从而引起载流子朝向第一和第二接触中的一个迁移。