(57)【要約】      （修正有）【課題】内部電界を維持しつつ電子の消滅を抑制することが可能な炭素材料からなる半導体装置を提供する。【解決手段】少なくとも、ｐ層１５と、該ｐ層に接続されるｎ層１３と、を備え、ｎ層に、ｓｐ２結合により構成される炭素材料及びｎ型材料が含有されている、半導体装置とする。具体的には、ｎ層がｎ型アモルファスカーボン及びカーボンナノチューブによって構成され、ｉ層１４がｉ型アモルファスカーボン、ｐ層がｐ型アモルファスカーボンによって構成された太陽電池が例示される。【選択図】図１
2010267831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ｐ層と、該ｐ層に接続されるｎ層と、を備え、
前記ｎ層に、ｓｐ２結合により構成される炭素材料及びｎ型材料が含有されていることを特徴とする、半導体装置。
【請求項２】
前記ｎ型材料が、ｎ型アモルファスカーボンであることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ｎ層の厚さ方向で見た場合に、少なくとも前記ｎ層に接続される電極側の領域に、前記ｓｐ２結合により構成される炭素材料が含有されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ｓｐ２結合により構成される炭素材料は、前記ｎ層の厚さ方向と略平行に配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に、ドーパントを添加した材料をｎ層に用いた太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、発電量当たりの二酸化炭素排出量が少なく、発電用の燃料が不要という利点を有している。そのため、様々な種類の太陽電池に関する研究が盛んに進められている。
【０００３】
現在実用化されている太陽電池の中では、単結晶シリコン又は多結晶シリコンを用いた、一組のｐｎ接合を有する単接合太陽電池が主流となっている。ところが、単結晶シリコンや多結晶シリコンを用いた太陽電池には、製造コストが増大しやすい等の課題がある。そのため、シリコンに代わる太陽電池材料が検討されており、中でも、炭素材料等が注目されている。炭素材料は資源が豊富であるため、製造コストを低減することが可能であり、且つ、太陽電池の耐環境性及び機械的特性等を向上させることが可能になると考えられている。
【０００４】
このような太陽電池（光起電力素子も含む）に関する技術として、例えば特許文献１には、ｐ型半導体物質とｎ型半導体物質とをｐｎ接合またはｐｉｎ接合させてなる太陽電池において、ｐ型半導体物質またはｎ型半導体物質が、複数のカーボンナノチューブが互いに電気的に接続された状態で配されてなる構造体膜からなることを特徴とする太陽電池が開示されている。また、特許文献２には、ｐ伝導型半導体と、そのｐ伝導型半導体上に成長させたｎ伝導型カーボンナノ構造体とを有する光起電力素子が開示されている。一方、ガラス等の絶縁基板上に設けられた薄膜トランジスタを有する半導体装置に関する技術として、例えば特許文献３には、基板上に設けられた結晶性を有する非単結晶珪素半導体膜を用いた半導体装置であって、半導体膜は基板表面に概略平行な方向に沿って結晶粒界を有し、結晶粒界に沿った方向と半導体装置におけるキャリアが移動する方向とを概略一致せしめたことを特徴とする半導体装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２３７２０４号公報
【特許文献２】特開２００７−９６１３６号公報
【特許文献３】特開平７−９９３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、炭素材料を用いた太陽電池（カーボン太陽電池）のｎ層に、ドーパントを添加した炭素材料を用いると、ｎ層には、ドーパントに起因する欠陥が形成される。そして、ｐｎ接合（又はｐｉｎ接合）によって形成される内部電界の強さを増大させること等を目的として、ドーパントの添加量を増やすと、ｎ層に、ドーパントに起因する欠陥が高密度に形成される。欠陥が高密度に形成されると、光照射によって生成された電子及び正孔が消滅しやすくなる結果、外部へと取り出せる電気エネルギーが低減する。そのため、ドーパントの添加量を増やすだけでは、カーボン太陽電池の効率を向上させ難いという問題がある。これに対し、ドーパントの添加量を減らすと、ｐｎ接合（又はｐｉｎ接合）によって形成される内部電界の強さが低減する。内部電界の強さが低減すると、光照射によって生成された電子及び正孔が移動し難くなる結果、外部へと取り出せる電気エネルギーが低減する。そのため、ドーパントの添加量を減らしても、カーボン太陽電池の効率を向上させ難いという問題がある。これらの問題は、特許文献１〜特許文献３に開示されている技術によって解決することは困難であった。
【０００７】
そこで本発明は、内部電界を維持しつつ電子の消滅を抑制することが可能な半導体装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、少なくとも、ｐ層と、該ｐ層に接続されるｎ層と、を備え、ｎ層に、ｓｐ２結合により構成される炭素材料及びｎ型材料が含有されていることを特徴とする、半導体装置である。
【０００９】
ここに、「ｐ層」とは、層全体として見た時にｐ型半導体として機能する層をいう。本発明における「ｐ層」は、公知のｐ型半導体によって構成することができる。また、「接続」とは、他の層を介することなく接続される形態のほか、他の層（例えば、ｉ層）を介して接続される形態をも含む概念である。また、「ｎ層」とは、層全体として見た時にｎ型半導体として機能する層をいう。また、「ｓｐ２結合により構成される炭素材料」としては、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、及び、グラフェン等を例示することができる。また、「ｎ型材料」とは、ｎ型半導体として機能し得る物質をいい、ｓｐ２結合により構成される炭素材料は、本発明における「ｎ型材料」には含まれない。本発明における「ｎ型材料」には、公知のｎ型半導体（アモルファス半導体も含む）を用いることができる。また、「半導体装置」は、光検出素子や太陽電池等を含む概念である。
【００１０】
また、上記本発明において、ｎ型材料が、ｎ型アモルファスカーボンであることが好ましい。
【００１１】
ここに、「ｎ型アモルファスカーボン」とは、ｎ型半導体として機能するアモルファスカーボンをいう。
【００１２】
また、上記本発明において、ｎ層の厚さ方向で見た場合に、少なくともｎ層に接続される電極側の領域に、ｓｐ２結合により構成される炭素材料が含有されていることが好ましい。
【００１３】
ここに、「ｎ層の厚さ方向で見た場合に、少なくともｎ層に接続される電極側の領域に、ｓｐ２結合により構成される炭素材料が含有されている」とは、例えば、電極、ｎ層、及び、ｐ層がこの順に積層される場合であれば、積層方向を法線方向とする面で、ｎ層を、電極側の領域とｐ層側の領域とに二等分すると、少なくとも、電極側の領域に、ｓｐ２結合により構成される炭素材料が含有されていることをいう。
【００１４】
また、上記本発明において、ｓｐ２結合により構成される炭素材料は、ｎ層の厚さ方向と略平行に配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の半導体装置では、ｓｐ２結合により構成される炭素材料及びｎ型材料が、ｎ層に含有されている。そのため、例えば、従来の半導体装置で用いられているｎ型材料と同様のｎ型材料を用いることにより、内部電界を維持すること（内部電界の低減を抑制又は防止すること）が可能になる。また、ｓｐ２結合により構成される炭素材料は良好な電子伝導性を有している。そのため、ｓｐ２結合により構成される炭素材料をｎ層に用いることにより、励起された電子の消滅を抑制することができる。したがって、本発明によれば、内部電界を維持しつつ電子の消滅を抑制することが可能な、半導体装置を提供することができる。
【００１６】
また、本発明において、ｎ型材料がｎ型アモルファスカーボンであることにより、ｓｐ２結合により構成される炭素材料とｎ型材料との界面に形成される欠陥を低減することが可能になる。そのため、かかる形態とすることにより、電子の消滅を抑制することが容易になる。
【００１７】
また、本発明において、少なくとも電極側の領域に、ｓｐ２結合により構成される炭素材料が含有されていることにより、電気エネルギーを外部に取り出すことが容易になる。
【００１８】
また、本発明において、ｓｐ２結合により構成される炭素材料が、ｎ層の厚さ方向と略平行に配置されていることにより、電気エネルギーを外部に取り出すことが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】太陽電池１０の形態例を示す断面図である。
【図２】太陽電池２０の形態例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ、本発明を太陽電池に適用した場合について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。
【００２１】
１．第１実施形態
図１は、第１実施形態にかかる本発明の太陽電池１０の形態例を示す断面図である。図１に示すように、太陽電池１０は、基板１１の表面に形成された電極１２と、ｎ層１３と、ｎ層１３の表面に形成されたｉ層１４と、ｉ層１４の表面に形成されたｐ層１５と、ｐ層１５の表面に形成された電極１６と、電極１６の表面に形成されたバスバー電極１７と、を有し、電極１２とｎ層１３との界面に、触媒層１８が配設され、バスバー電極１７はフィンガー電極（不図示）に接続されている。以下、太陽電池１０について、構成ごとに説明する。
【００２２】
＜基板１１＞
基板１１は、石英によって構成されている。本発明の太陽電池において、電極が形成される基板の材料は、石英に限定されるものではなく、太陽電池の電極を作製する際に使用可能な公知の材料によって構成することができる。
【００２３】
＜電極１２＞
電極１２は、ＺｎＯによって構成されている。本発明の太陽電池において、電極材料はＺｎＯに限定されるものではなく、ＺｎＯのほか、Ａｇ、若しくは、ＺｎＯ及びＡｇ、又は、Ｔｉ等、太陽電池の電極として使用可能な公知の材料によって構成することができる。ただし、太陽電池１０を両面受光型の太陽電池にする場合は、ＺｎＯ等の透明な材料によって構成することが好ましい。電極１２の厚さ（図１の紙面上下方向の厚さ。以下において同じ。）は、例えば、１μｍ〜３μｍとすることができる。
【００２４】
＜ｎ層１３＞
ｎ層１３は、ｎ型アモルファスカーボン及びＳＷＣＮＴによって構成されている。ｎ層１３において、ＳＷＣＮＴは、電極１２の表面（電極１２とｎ層１３との界面）に配設された触媒層１８を起点として、電極１２の表面（電極１２のｎ層１３側の表面）に対して略垂直方向（図１の紙面上下方向。ｎ層１３の厚さ方向に平行な方向。）に成長している。ＳＷＣＮＴの周りにはｎ型アモルファスカーボンが配置されており、ＳＷＣＮＴはｎ型アモルファスカーボンに埋没している。かかる形態とすることにより、電子の移動方向（図１の紙面上下方向）と、電子の良導体であるＳＷＣＮＴの成長方向とを平行にすることが可能になるので、電子を電極１２へと導きやすい形態の太陽電池１０とすることが可能になる。さらに、ｎ層１３を構成するｎ型アモルファスカーボン及びＳＷＣＮＴは、ともに炭素材料であるため、ｎ型アモルファスカーボンとＳＷＣＮＴとの界面に形成される欠陥を低減することが可能になる。加えて、ＳＷＣＮＴの欠陥密度は１０１５ｃｍ−３以下であるため、欠陥密度が１０２０ｃｍ−３程度であるアモルファスカーボンのみによってｎ層を構成した場合と比較して、ｎ層１３に形成される欠陥を低減することが可能になる。このように、太陽電池１０によれば、ｎ層１３の欠陥を低減することが可能になる。そのため、太陽光が照射されることによって発生した励起電子の消滅を抑制することが可能になる。
【００２５】
ｎ層１３に含有されているｎ型アモルファスカーボンは、従来の太陽電池のｎ層として用いられる場合と同様に、ドーパントが添加されている。加えて、ＳＷＣＮＴは自由に動ける電子を有している。そのため、ｎ型アモルファスカーボン及びＳＷＣＮＴを含有するｎ層１３と、ｐ層１５とが備えられる形態とすることにより、太陽電池１０によれば、従来と同等程度の内部電界を形成することが可能になる。
【００２６】
ｎ層１３において、ｎ型アモルファスカーボンに埋没しているＳＷＣＮＴは、ｉ層１４とは接触しておらず、ＳＷＣＮＴの末端とｉ層１４との距離は、空乏層化するｎ層の厚さと同程度とされている。かかる形態とすることにより、太陽電池１０では、ＳＷＣＮＴを介して電子が空乏層へと供給される事態を回避し、空乏層へ電子が供給されることに起因する内部電界の低下を防止している。
【００２７】
ｎ層１３において、ｎ型アモルファスカーボンのキャリア濃度は、例えば、５×１０１７ｃｍ−３程度とすることができ、ｎ型アモルファスカーボンのドーパントとしては、窒素等の公知のドーパントを用いることができる。また、ＳＷＣＮＴの長さ（図１の紙面上下方向の長さ）は、例えば、６０ｎｍ程度とすることができ、ｎ層１３の厚さは、例えば、１００ｎｍとすることができる。
【００２８】
＜ｉ層１４＞
ｉ層１４は、ｉ型のアモルファスカーボン（ｉ型アモルファスカーボン）によって構成されている。ｉ層１４を構成するｉ型アモルファスカーボンのキャリア濃度は、例えば、１×１０１０ｃｍ−３程度とすることができ、ｉ層１４の厚さは、例えば、１μｍとすることができる。
【００２９】
＜ｐ層１５＞
ｐ層１５は、ｐ型のアモルファスカーボン（ｐ型アモルファスカーボン）によって構成されている。ｐ層１５を構成するｐ型アモルファスカーボンのキャリア濃度は、例えば、５×１０１７ｃｍ−３程度とすることができ、ｐ型アモルファスカーボンのドーパントとしては、ホウ素等の公知のドーパントを用いることができる。ｐ層１５の厚さは、例えば、１００ｎｍとすることができる。
【００３０】
＜電極１６＞
電極１６は、ＩＴＯによって構成されている。本発明の太陽電池において、受光面となる表面電極（太陽電池１０では電極１６に相当）の構成材料は、ＩＴＯに限定されるものではなく、ＺｎＯ等、太陽電池の透明電極として使用可能な公知の材料によって構成することができる。電極１６の厚さは、例えば、１μｍとすることができる。
【００３１】
＜バスバー電極１７＞
バスバー電極１７は、Ａｕによって構成され、Ａｕによって構成されるフィンガー電極に接続されている。本発明の太陽電池において、バスバー電極１７及びフィンガー電極の構成材料は、Ａｕに限定されるものではなく、Ａｇ等、太陽電池の電極として使用可能な公知の材料によって構成することができる。バスバー電極１７及びフィンガー電極の厚さは、例えば、１μｍとすることができる。
【００３２】
＜触媒層１８＞
触媒層１８は、電極１２のｎ層１３側の面に対して略垂直方向（すなわち、ｎ層１３の厚さ方向に平行な方向。）にＳＷＣＮＴを成長させる際の種として機能する複数の触媒（粒状の触媒）を有している。太陽電池１０において、触媒層１８の構成材料は、ＳＷＣＮＴを電極１２の表面に対して略垂直方向に成長させる際に使用可能なものであれば、特に限定されるものではなく、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等、公知の材料を用いることができる。触媒層１８を構成する触媒の粒径は、例えば、直径１０ｎｍ未満とすることができ、触媒の密度は、ＳＷＣＮＴの間がｎ型アモルファスカーボンで埋まる程度（例えば、１０８個／ｃｍ２程度）とすることができる。
【００３３】
以下、太陽電池１０の作製方法の一例を説明する。
太陽電池１０を作製する際には、アルコール等の有機溶剤で洗浄（例えば、超音波洗浄）した基板１１の表面に、例えば電子線蒸着等により、厚さ１μｍ〜３μｍ程度の電極１２を形成する。このようにして電極１２を形成したら、例えば電子線蒸着等により、触媒元素（例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等）を数Åの厚さに製膜した後、例えば７００℃で１００秒間〜１５０秒間程度に亘るランプアニールを施して触媒を凝集させる過程を経て、密度が１０８個／ｃｍ２程度であり、直径が１０ｎｍ未満の粒状の触媒を有する触媒層１８を電極１２の表面に形成する。このようにして触媒層１８を形成したら、その後、プラズマＣＶＤ装置を用いて、基板１１の温度が６００℃〜８００℃、ＣＨ４：Ｈ２＝１：４の雰囲気下で、電極１２の表面に対して略垂直方向にＳＷＣＮＴを成長させる。この際、ＳＷＣＮＴの長さは、例えば６０ｎｍ程度とすることができる。このようにしてＳＷＣＮＴを形成したら、引き続きプラズマＣＶＤ装置を用いて、基板１１の温度が室温、及び、ＣＨ４：Ｈ２＝９：１の雰囲気下で、窒素又はホスフィンを添加し、ＳＷＣＮＴの間及び周囲へ、厚さ１００ｎｍ程度のｎ型アモルファスカーボン膜を製膜することにより、触媒層１８の表面にｎ層１３を形成する。こうしてｎ層１３を形成したら、引き続きプラズマＣＶＤ装置を用いて、基板１１の温度が室温、及び、ＣＨ４：Ｈ２＝９：１の雰囲気下で、厚さ１μｍ程度のｉ型アモルファスカーボン膜を製膜することにより、ｎ層１３の表面にｉ層１４を形成する。このようにしてｉ層１４を形成したら、引き続きプラズマＣＶＤ装置を用いて、基板１１の温度が室温、及び、ＣＨ４：Ｈ２＝９：１の雰囲気下で、トリメチルボロンを添加し、厚さ１００ｎｍ程度のｐ型アモルファスカーボン膜を製膜することにより、ｉ層１４の表面にｐ層１５を形成する。このようにしてｐ層１５を形成したら、例えば電子線蒸着等により、厚さ１μｍ程度の電極層を形成し、その後、わずかに（例えば、３００℃で３分間〜５分間程度）ランプアニールを施すことによって、ｐ層１５の表面に電極１６を形成する。こうして電極１６を形成したら、引き続き、メタルマスクを用いて電子線蒸着等により厚さ１μｍ程度の電極を製膜する。その後、わずかに（例えば、３５０℃で３分間〜５分間程度）ランプアニールを施し、電極１６の表面にバスバー電極１７及びフィンガー電極を形成することにより、太陽電池１０を作製することができる。
なお、上記電子線蒸着では、金属薄膜を形成する際に使用可能なＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）装置やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置等を用いることができ、その場観察成長が可能な装置であることが好ましい。また、上記プラズマＣＶＤ装置には、炭素膜を堆積させる基板の温度を制御する温度制御装置、及び、原料の投入量を制御する制御装置が備えられている。そして、電子線蒸着を行う装置及びプラズマＣＶＤ装置が連結され、上記全工程がその場（in-situ）で実施されることが好ましい。かかる形態で太陽電池１０を作製することにより、原子レベルで不純物の混入を低減することが可能になり、ｎ層等に形成される欠陥を低減することが可能になる結果、電子及び正孔の消滅を低減し得る太陽電池１０を提供することができる。
【００３４】
２．第２実施形態
図２は、第２実施形態にかかる本発明の太陽電池２０の形態例を示す断面図である。図２において、太陽電池１０と同様に構成されるものには、図１で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００３５】
図２に示すように、太陽電池２０は、基板１１の表面に形成された電極１２と、ｎ層２１と、ｎ層２１の表面に形成されたｉ層１４と、ｉ層１４の表面に形成されたｐ層１５と、ｐ層１５の表面に形成された電極１６と、電極１６の表面に形成されたバスバー電極１７と、を有し、電極１２とｎ層２１との界面に、触媒層２２が配設され、バスバー電極１７はフィンガー電極（不図示）に接続されている。すなわち、太陽電池２０は、太陽電池１０のｎ層１３に代えてｎ層２１を備え、且つ、太陽電池１０の触媒層１８に代えて触媒層２２を備えるほかは、太陽電池１０と同様に構成されている。以下、太陽電池２０に特有の構成であるｎ層２１及び触媒層２２について説明する。
【００３６】
＜ｎ層２１＞
ｎ層２１は、ｎ型アモルファスカーボン及びグラフェンによって構成されている。ｎ層２１において、グラフェンは、電極１２の表面（電極１２とｎ層２１との界面）に配設された触媒層２２を起点として、電極１２の表面（電極１２のｎ層２１側の表面）に対して略垂直方向（図２の紙面上下方向。ｎ層２１の厚さ方向に平行な方向。）に成長している。グラフェンの周りにはｎ型アモルファスカーボンが配置されており、グラフェンはｎ型アモルファスカーボンに埋没している。かかる形態とすることにより、電子の移動方向（図２の紙面上下方向）と、電子の良導体であるグラフェンの成長方向とを平行にすることが可能になるので、電子を電極１２へと導きやすい形態の太陽電池２０とすることが可能になる。さらに、ｎ層２１を構成するｎ型アモルファスカーボン及びグラフェンは、ともに炭素材料であるため、ｎ型アモルファスカーボンとグラフェンとの界面に形成される欠陥を低減することが可能になる。加えて、グラフェンの欠陥密度は１０１５ｃｍ−３以下であるため、欠陥密度が１０２０ｃｍ−３程度であるアモルファスカーボンのみによってｎ層を構成した場合と比較して、ｎ層２１に形成される欠陥を低減することが可能になる。このように、太陽電池２０によれば、ｎ層２１の欠陥を低減することが可能になる。そのため、太陽光が照射されることによって発生した励起電子の消滅を抑制することが可能になる。
【００３７】
ｎ層２１に含有されているｎ型アモルファスカーボンは、従来の太陽電池のｎ層として用いられる場合と同様に、ドーパントが添加されている。加えて、グラフェンは自由に動ける電子を有している。そのため、ｎ型アモルファスカーボン及びグラフェンを含有するｎ層２１と、ｐ層１５とが備えられる形態とすることにより、太陽電池２０によれば、従来と同等程度の内部電界を形成することが可能になる。
【００３８】
ｎ層２１において、ｎ型アモルファスカーボンに埋没しているグラフェンは、ｉ層１４とは接触しておらず、グラフェンの末端とｉ層１４との距離は、空乏層化するｎ層の厚さと同程度とされている。かかる形態とすることにより、太陽電池２０では、グラフェンを介して電子が空乏層へと供給される事態を回避し、空乏層へ電子が供給されることに起因する内部電界の低下を防止している。
【００３９】
ｎ層１３において、ｎ型アモルファスカーボンのキャリア濃度は、例えば、５×１０１７ｃｍ−３程度とすることができ、ｎ型アモルファスカーボンのドーパントとしては、窒素等の公知のドーパントを用いることができる。また、グラフェンの長さ（図１の紙面上下方向の長さ）は、例えば、６０ｎｍ程度とすることができ、ｎ層２１の厚さは、例えば、１００ｎｍとすることができる。
【００４０】
＜触媒層２２＞
触媒層２２は、電極１２のｎ層２１側の面に対して略垂直方向（すなわち、ｎ層２１の厚さ方向に平行な方向。）にグラフェンを成長させる際の種として機能する複数の触媒（線状の触媒）を有している。太陽電池２０において、触媒層２２の構成材料は、グラフェンを電極１２の表面に対して略垂直方向に成長させる際に使用可能なものであれば、特に限定されるものではなく、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等、公知の材料を用いることができる。触媒層２２を構成する線状の触媒の幅は、例えば、１０ｎｍ未満とすることができ、触媒の間隔は、例えば、１００ｎｍ程度とすることができる。
【００４１】
本発明の半導体装置に関する上記説明では、ｓｐ２結合によって構成される炭素材料（以下において、「ｓｐ２材料」ということがある。）であるＳＷＣＮＴ又はグラフェンがｎ層１３、２１に含有されている形態を例示したが、本発明の半導体装置は当該形態に限定されるものではない。本発明の半導体装置のｎ層に、ｎ型材料とともに含有されるｓｐ２材料は、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）等、他のｓｐ２材料であっても良い。
【００４２】
また、本発明の半導体装置に関する上記説明では、１種類のｓｐ２材料及びｎ型材料がｎ層１３、２１に含有されている形態を例示したが、本発明の半導体装置は当該形態に限定されるものではない。本発明の半導体装置のｎ層には、ｎ型材料と２種類以上のｓｐ２材料とが含有されていても良い。
【００４３】
また、本発明の半導体装置に関する上記説明では、ｓｐ２材料であるＳＷＣＮＴ又はグラフェンが、電極１２に対して略垂直方向（ｎ層１３及びｎ層２１の厚さ方向に平行な方向）に成長した状態で存在している形態を例示したが、本発明の半導体装置は当該形態に限定されるものではない。本発明の半導体装置のｎ層に含有されるｓｐ２材料は、ｎ層に接続される電極の、ｎ層側の面に対して略垂直方向に配置されていなくても良い。ｎ層に含有されるｓｐ２材料が電極のｎ層側の面に対して略垂直方向に配置されない場合、本発明の半導体装置は、触媒層が備えられない形態とすることが可能である。ただし、電子を電極へ導きやすい形態の半導体装置を提供する等の観点からは、ｎ層に含有されるｓｐ２材料が電極のｎ層側の面に対して略垂直方向に配置された形態とすることが好ましい。
【００４４】
また、本発明の半導体装置に関する上記説明では、ｓｐ２材料であるＳＷＣＮＴ又はグラフェンが、ｎ層１３、２１の厚さ方向で見た場合に、少なくとも電極１２側の領域に含有されている形態を例示したが、本発明の半導体装置は当該形態に限定されるものではない。ただし、電子を電極へ導きやすい形態の半導体装置を提供する等の観点からは、ｎ層の厚さ方向で見た場合に、当該ｎ層に含有されるｓｐ２材料が、少なくとも当該ｎ層に接続される電極側の領域（ｎ層を厚さ方向で二等分した場合にｐ層から遠い側の領域）に含有されていることが好ましい。
【００４５】
また、本発明の半導体装置に関する上記説明では、ｓｐ２材料がｉ層１４に接触していない形態を例示したが、本発明の半導体装置は当該形態に限定されるものではない。ただし、内部電界の強さが低減し難い形態の半導体装置を提供する等の観点からは、ｎ層に含有されるｓｐ２材料の末端とｉ層１４との間に、空乏層化するｎ層の厚さと同程度の間隔を有するように、ｓｐ２材料が配置されることが好ましい。
【００４６】
また、本発明の半導体装置に関する上記説明では、ｎ型材料としてｎ型アモルファスカーボンが含有されている形態を例示したが、本発明の半導体装置は当該形態に限定されるものではなく、他のｎ型材料（例えば、ｎ型アモルファスシリコン等）が含有される形態とすることも可能である。ただし、ｎ層の欠陥密度を低減して電子の消滅を抑制し得る形態の半導体装置を提供する等の観点からは、ｎ型の炭素材料（例えば、ｎ型アモルファスカーボン等）がｎ層に含有されることが好ましい。
【００４７】
また、本発明の半導体装置に関する上記説明では、ｉ層１４が備えられる形態を例示したが、本発明の半導体装置は当該形態に限定されるものではない。例えば、ｐ層がｐ型アモルファスカーボン以外のｐ型半導体によって構成される場合には、ｉ層が備えられない形態の半導体装置とすることも可能である。
【００４８】
また、本発明の半導体装置に関する上記説明では、本発明が太陽電池に適用された場合について説明したが、本発明は、太陽電池以外の他の半導体装置（例えば、光検出素子等）にも適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の半導体装置は、電気自動車の動力源や太陽光発電システム等に利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０…太陽電池
１１…基板
１２…電極
１３…ｎ層
１４…ｉ層
１５…ｐ層
１６…電極
１７…バスバー電極
１８…触媒層
２０…太陽電池
２１…ｎ層
２２…触媒層
【図１】
2010267831.tif 000003
【図２】
2010267831.tif 000004