[发明专利]用于加速外延剥离的应变控制

说明书

本发明公开了用于外延剥离的薄膜装置，其包含柄和一个或多个配置在所述柄上的应变层，其中所述一个或多个应变层引起所述柄弯曲。本发明还公开了制造用于外延剥离的薄膜装置的方法，其包括在柄上沉积一个或多个应变层，其中所述一个或多个应变层在所述柄上引起至少一种选自拉伸应变、压缩应变和近中性应变的应变。本发明还公开了用于外延剥离的方法，其包括在配置于生长基底上的牺牲层上沉积外延层；在所述生长基底和所述柄中的至少一者上沉积一个或多个应变层；使所述柄结合于所述生长基底；以及蚀刻所述牺牲层。

相关申请的交叉参考

本申请要求2012年6月4日提交的美国临时专利申请号61/655,084的优先权，将所述美国临时专利申请的整体通过参考并入本文中。

关于联邦资助的研究的声明

本发明是在政府支持下依据由陆军研究办公室(Army Research Office)授予的W911nF-08-2-0004而做出。政府在本发明中具有一定权利。

联合研究协议

本申请的主题内容是代表、和/或连同参加共同大学-公司研究协议的以下各方的一方或多方而做出：密歇根大学和全球光子能公司。所述协议在做出本申请的主题内容之日及之前已生效，并且本申请的主题内容因在协议范围内进行的活动而做出。

技术领域

本公开通常涉及通过使用外延剥离(epitaxial lift off)(ELO)制造电活性、光学活性、太阳能、半导体和薄膜材料如光伏(PV)器件的方法。

背景技术

光敏性光电装置将电磁辐射转化成电。太阳能电池也称为PV器件，是一类具体地用于产生电力的光敏性光电器件。PV器件可以从除太阳光以外的光源产生电能，可用以驱动耗电负荷以提供例如照明、加热或为电子电路或装置如计算器、收音机、计算机或远距监控或通讯设备供电。

为了产生内生电场，常用的方法是并置两层材料，所述材料具有适当选择的传导性，特别是就其分子的量子能态分布方面进行适当选择的传导性。将这两种材料的界面称作光伏结。在传统的半导体理论中，已经将用于形成PV结的材料通常指定为n型或者p型。在此，n型表示多数载流子类型是电子。可将其视为具有许多在相对自由能态中的电子的材料。p型表示多数载流子类型是空穴。这些材料具有许多在相对自由能态的空穴。背景类型即非光生的多数载流子的浓度主要取决于由缺陷或杂质引起的无意掺杂。杂质的类型和浓度决定了在传导带最小能量和价带最大能量之间的能隙内的费米能量或水平。费米能量表征了分子量子能态的统计占据情况，所述分子量子能态由占据概率等于1/2的能量值表示。费米能量接近传导带最小能量表示电子是主要载流子。费米能量接近价带最大能量表示空穴是主要载流子。相应地，费米能量是传统半导体的主要表征性质，并且原型PV结传统上是p-n界面。

常规的无机半导体PV电池采用p-n结以建立内场。典型地在昂贵的单晶生长基底上制造高效的PV器件。这些生长基底可以包括单晶晶片，该单晶晶片可用于产生完整晶格及结构支撑用于又名“外延层”的活性层的外延生长。可以将这些外延层与其初始生长基材完整地集成到PV器件中。或者，可以将那些外延层移除并且与主体基底重组。

在一些情况下，可能期望将外延层转印到显示期望的光学、机械或热性质的主体基底上。例如，可以在硅(Si)基底上生长砷化镓(GaAs)外延层。然而，对于某些电子应用，所得材料的电子质量可能不足。因此，可能期望保持晶格匹配外延层的高的材料质量，同时允许将那些外延层集成到其它基底中。这可以通过称为外延剥离的方法实现。在外延剥离方法中，外延层可以被“剥离离开”生长层，与新的主体基底重新组合(例如结合或粘附)。