[发明专利]纳米线隧道二极管及其制造方法

权利要求书

1.一种隧道二极管，包括形成pn结（6）的p掺杂半导体区域（4）和n掺杂半导体区域（5），其特征在于所述pn结（6）的至少部分形成于纳米线（1）内。

2.根据权利要求1所述的隧道二极管，其中所述纳米线（1）由一种或者多种化合物半导体材料、优选为III-V半导体材料制成。

3.根据权利要求1或者2所述的隧道二极管，其中所述纳米线（1）从半导体衬底（3）突出，所述半导体衬底（3）优选为硅衬底。

4.根据权利要求1-3中的任一权利要求所述的隧道二极管，其中所述p掺杂半导体区域（4）包括退化掺杂p++段（4’），并且所述n掺杂半导体区域（5）包括退化掺杂n++段（5’），所述退化掺杂段（4’，5’）之一外延生长于所述退化掺杂段（4’，5’）的另一个上。

5.根据权利要求4所述的隧道二极管，其中所述退化掺杂段（4’，5’）生长于核壳配置中。

6.根据权利要求4所述的隧道二极管，其中所述退化掺杂段（4’，5’）生长于轴向配置中。

7.根据权利要求2-6中的任一权利要求所述的隧道二极管，其中所述半导体材料在所述pn结（6）的两侧上相同，由此形成同质结。

8.根据权利要求2-6中的任一权利要求所述的隧道二极管，其中在所述pn结（6）的不同侧上的所述半导体材料不同，由此形成异质结。

9.根据权利要求8所述的隧道二极管，其中所述p掺杂半导体区域（4）和所述n掺杂半导体区域（5）包括由从Ga、P、In、As的组中选择的半导体材料形成的化合物半导体材料，由此形成类型I（跨骑间隙）异质结隧道二极管或者类型II（交错间隙）异质结隧道二极管。

10.根据权利要求8所述的隧道二极管，其中所述p掺杂半导体区域（4）和所述n掺杂半导体区域（5）包括由从Ga、P、In、As、Sb的组中选择的半导体材料形成的化合物半导体材料，并且所述区域中的至少一个包括基于Sb的化合物半导体，由此形成类型I（跨骑间隙）异质结隧道二极管或者类型II（交错间隙）异质结隧道二极管或者类型III（断裂间隙）异质结隧道二极管。

11.根据权利要求9或者10所述的隧道二极管，其中至少一种化合物半导体材料包括Al。

12.根据权利要求10所述的隧道二极管，其中所述p掺杂半导体区域（4）在所述pn结（6）的一侧上包括GaSb，并且所述n掺杂半导体区域（5）在所述pn结（6）的另一侧上包括InAs。

13.根据权利要求10所述的隧道二极管，其中所述p掺杂半导体区域（4）在所述pn结（6）的一侧上包括InSb，并且所述n掺杂半导体区域（5）在所述pn结（6）的另一侧上包括InAs。

14.根据权利要求8所述的隧道二极管，其中所述异质结由与所述异质结的所述段（4’，5’）之一外延接触的功能段应力补偿。

15.一种多结太阳能电池，包括构成光吸收部分的至少一个纳米线，其中所述纳米线至少包括由根据任一前述权利要求所述的隧道二极管分离的第一半导体段和第二半导体段，所述第一和第二半导体段适于分别在太阳光谱的第一和第二预定波长区域中吸收光。

16.一种用于制造化合物半导体材料的隧道二极管的方法，包括以下步骤：

提供半导体衬底（3）；并且

在所述半导体衬底（3）上生长纳米线（1），由此形成至少部分在纳米线（1）内的包括p掺杂半导体区域（4）和n掺杂半导体区域（5）的pn结（6）。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述生长步骤包括以下步骤：至少退化掺杂p掺杂区域（4）的p++段（4’）和n掺杂区域（5）的n++段（5’）。