[发明专利]纳米颗粒材料（NGM）材料、用于制造所述材料的方法和装置及包括所述材料的电部件

说明书

背景技术

本发明涉及一种纳米颗粒材料（NGM），包括嵌入绝缘基质和周围层中的导电纳米晶体。该材料通过纳米晶体之间的电子的可变范围跃迁而载送高电流密度。

US 6,246,055公开了一种纳米颗粒材料以及由其制造的光子检测器，该光子检测器以可用于信号的低光子数量和能量进行输送。该光子检测器部分地由纳米晶体相组成，并且包括在绝缘碳基质中且其可用简单的生产机器和过程来生产。在H.W.P. Koops, A. Kaya, M. Weber于J. Vac. Sci. Technol. B 13(6) Nov/Dec (1995) 2400-2403中的“Fabrication and Characterization of Platinum nano crystalline Material Grown by Electron-beam Induced Deposition”中描述了使用有机金属前体的类似材料的生产。200 kV下的高分辨率透射电子显微镜图像显示出0,408 nm距离的铂或金单晶的12至14晶格平面。800至1000个原子形成被嵌入富勒烯（Fullerene）基质中的完美晶体。

晶体尺寸对于Au/C而言为：从二甲基——金——三氟醚——乙酰丙酮基获得的3-4 nm，并且对于Pt/C而言为：从环戊二烯基——铂——三甲基沉积的1,8-2,1 nm。[J. Kretz, M. Rudolph, M. Weber, H.W.P. Koops在Microelectronic Engineering 23(1994)477-481中的“Three Dimensional Structurization by Additive Lithography, Analysis of Deposits using TEM and EDX, and Application for Field Emitter Tips”]。

然而，Au/C和Pt/C材料中的基质来自Fullerene并且呈现围绕具有Fullerene基质的NGM材料的2D电阻器。此基质随着使用时间的推移而被水和活性气体离子蚀刻掉。这限制了检测器的寿命。

发明内容

任务是具有一种纳米颗粒材料，其在长寿命的情况下具有类似于高电流导电率和辐射灵敏性的异常性质。

根据本发明，用包括嵌入基质中的导电纳米晶体的高电流密度载送纳米颗粒材料来解决此任务，其中，基质由绝缘不含碳材料组成。

优选地，绝缘材料是氧化物、氧氮化物或氮化物。甚至可以使用半导体，如果其由于其小的层厚度而通过表面耗尽来绝缘的话。

本发明严格地不同于例如在美国光检测器专利US 6246055 B1中教导的发明。纳米晶体材料由有机金属前体产生并具有低导电率的含碳基质。此类材料被物质中和周围表面中的含碳化合物的反应毁坏，该反应在存在从环境输送并被要检测的电磁辐射激励的激励水或气体原子的情况下发生。

不含碳基质和涂层以有利的方式防止电流引导导线或片材、开关、光检测器或太阳电池由于与类似于水或大气气体之类的周围材料的反应而毁坏，所述周围材料被碰撞的高能光子激励。

根据本发明的材料使得能够实现许多应用和新的电部件，由此，纳米晶体之间的间隔小于2 nm。如果在特定情况下要求，则可以使得间隔更大，例如达到5 nm。

在优选电部件中，将材料成形为薄层，其具有用于辐射的进入平面和用于向材料施加电场的电极。

在本发明部件的一个实施例中，所述电极被电连接到材料。此类部件可以用作用于可见光、紫外辐射或X射线的检测器。

在本发明部件的另一实施例中，所述电极与材料电绝缘，并且其他集电器被电连接到材料的相对边缘。被由绝缘电极提供的弱电场激励的入射光促使电子流到集电器中的一个，并且空穴流到集电器中的另一个。因此，本实施例是高效太阳电池。随后结合附图进行详细说明。

在包括根据本发明的材料的另一电部件中，该材料形成在真空单元中布置的场发射体尖端，所述真空单元由两个平面（其中的至少一个对于光子而言是透明的）和平面之间的隔离物形成，该透明平面被每个单元中的发光层覆盖，所述场发射体尖端被与发光层相对地布置，并且隔离物承载加速器格栅。此部件非常高效地产生光。

在此电部件的另一开发中，所述单元形成组，在每个组内具有不同色彩的发光层。这使得能够在作为光源或显示器的应用处实现光的不同色彩，如果所述场发射体尖端或所述场发射体尖端组可以被相互单独地激活的话。