(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの電極を有する少なくとも１つの電極機構と、前記電極機構のうちの、ダイヤモンドを含む電極である少なくとも１つの電極と、更に、前記少なくとも１つの電極機構の為のエネルギ源としての少なくとも１つのモノリシックに集積された太陽電池と、を備え、
ダイヤモンドを含む前記電極は、少なくとも複数の領域において、準金属的にドープされたダイヤモンドからなるか、或いは、前記準金属的にドープされたダイヤモンドを含み、
ダイヤモンドを含む前記電極の前記準金属的にドープされた領域は、１ｎｍから５０ｎｍの範囲の層厚を有する層として構成されており、
前記少なくとも１つの電極機構は、前記少なくとも１つの太陽電池の、入射光のほうを向いている側に配置されており、前記電極機構は、ＵＶ−ＶＩＳレンジの波長に対して透過的であり、
ダイヤモンドを含む前記少なくとも１つの電極は、少なくとも複数の領域において、金属ナノドットにより機能化されており、
ナノドットにより機能化された前記電極機構は、暗電流密度Ｉ≦１０μＡ／ｍｍ２において、１．２３Ｖ以上の電気化学電位窓を有する、
ことを特徴とする半導体部品。
【請求項２】
前記ダイヤモンドは、ボロンをドープされていることを特徴とする、
請求項１に記載の半導体部品。
【請求項３】
前記ドープのためドープ剤の濃度は、８×１０１９から１０２２ｃｍ−３の範囲にあることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の半導体部品。
【請求項４】
前記電極機構は、ダイヤモンドを含む電極を２つ有するか、ダイヤモンドを含む１つの電極と非透過性材料から作られた電極とを有することを特徴とする、
請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体部品。
【請求項５】
前記電極機構は、暗電流密度Ｉ≦１０μＡ／ｍｍ２において、３．０Ｖ以上の電気化学電位窓を有することを特徴とする、
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体部品。
【請求項６】
前記少なくとも１つの太陽電池は、シリコン、第ＩＩＩ〜Ｖ族半導体、又は有機半導体をベースとする層構造からなることを特徴とする、
請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体部品。
【請求項７】
前記電極機構は、少なくとも１つの絶縁層を有することを特徴とする、
請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体部品。
【請求項８】
前記絶縁層は、単結晶ダイヤモンド、粒径が１μｍ以上の多結晶ダイヤモンド、又は粒径が５ｎｍから１μｍの範囲のナノ結晶ダイヤモンドからなることを特徴とする、
請求項７に記載の半導体部品。
【請求項９】
前記少なくとも１つの電極機構及び前記少なくとも１つの太陽電池は、少なくとも１つの基板層に配置されることを特徴とする、
請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体部品。
【請求項１０】
前記半導体部品は、カバー層とダイヤモンド核形成層とから作られるカバーを有することを特徴とする、
請求項１から９のいずれか一項に記載の半導体部品。
【請求項１１】
前記半導体部品は、少なくとも１つの更なる機能層を有することを特徴とする、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の半導体部品。
【請求項１２】
ダイヤモンドを含む電気化学的活性トランジスタが前記半導体部品内に集積されることを特徴とする、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の半導体部品。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの太陽電池と前記電極機構とは、摩擦面アセンブリ又は一体形成面アセンブリを介して、互いに接続されることを特徴とする、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体部品。
【請求項１４】
平面機構において、少なくとも２つの太陽電池が直列に接続されていることを特徴とする、
請求項１から１３のいずれか一項に記載の半導体部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの電極機構を含む半導体部品に関し、この電極機構は、少なくとも２つの電極を有し、このうちの少なくとも１つの電極が、ダイヤモンドを含む電極である。更に、本半導体部品は、少なくとも１つの電極機構のためのエネルギ源として、少なくとも１つのモノリシックに集積された太陽電池を有する。本発明による半導体部品は、例えば、電解による水素製造、電気分析、更には水処理に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンド電極は、長年にわたって、電気分析や水処理に用いられてきた。これによる電極特性の検査は、特に、微量成分の分析、生体分子の検出、有毒物質の酸化などの場合は、アノード領域を含んでいる。従って、主に使用されるのは、Ｓｉなどの外部材料に堆積されたナノ結晶ダイヤモンド薄膜である。微量成分分析用の電極機構は、主に電極アレイであり、活性電極及び対電極は、両方共、高濃度ドープダイヤモンドで構成可能であり、従って、二重電極構造である。水処理用の電極機構は、必然的に表面積が大きく、従って、多結晶又はナノ結晶ダイヤモンドで構成されることが好ましい。
【０００３】
ダイヤモンドは水素製造に好適である。これは、高濃度準金属ボロンドープにより、カソードにおける水素生成が触媒的に支援されるためである（非特許文献１）。あらゆる研究から、ダイヤモンドは水溶液中では不活性であることが確認されている。欠陥構造物は、高度に酸化された酸の中でのエッチングによってのみ除去可能である。電気化学的品質が高いため、硬質結合（小角）粒界が必要である。このことから、粒径の下限は、ＵＮＣＤ（平均粒径が２〜１０ｎｍである超ナノ結晶ダイヤモンド）が部分的にのみ好適であるように、約５０ｎｍを超える範囲に定まる。
【０００４】
電気分析用途の場合は、（例えば、ナノスポットを用いて）ダイヤモンド面を電気化学的に機能化することが可能である。これは、例えば、２つの平坦なソース接点及びドレイン接点を同様に有するＩＳＦＥＴ構造物に関する特許文献１に記載されている。
【０００５】
最先端技術において現在知られている電極機構は、透過的になっていない。これは、それらが、μｍレンジの厚さのボロンで高濃度ドープされた層をベースにしている為である。更に、これらは、主に、Ｓｉのような非透過的な基板に堆積されている。従って、これらは、太陽電池の上に垂直方向に集積することができない。生化学用途の場合は、蛍光検査を可能にするために、水素で終端されたダイヤモンド面をガラス基板上で使用する。しかしながら、水素で飽和している表面は、耐腐食性がない。
【０００６】
水素製造用途の場合は、十分に広い表面が必要であるが、現時点では、単結晶ダイヤモンド基板又はダイヤモンド準基板では十分に広い表面が得られない。ダイヤモンド単結晶は、現時点では、約１ｃｍ２の面積に限られる。現時点で知られている唯一の自立ダイヤモンド膜（準基板）製造方法は、Ｉｒ上に堆積させる方法であるが、この方法は、まだ大規模に行うことができず、無駄が多いと考えられる。従って、大規模に行う方法として妥当なのは、透過性外部基板上で多結晶又はナノ結晶の層を使用する方法である。多結晶自立基板（準基板）は、両面を高度に研磨されて、ヒートシンクとして使用され、その場合は、準基板としても使用可能である。
【０００７】
外部基板は、ＳｉＯ２又はＡｌ２Ｏ３（サファイア）又は他の高融点透過性誘電体である。それらの上で、ダイヤモンドを、核形成層を介して成長させなければならない。この目的の為には、２つの構成が通例である。即ち、堆積させたダイヤモンドナノ粉末を介して種まきを行う構成か、Ｓｉ又はカーバイド形成金属上に電界を印加して核形成を行う構成（バイアス促進核生成（ＢＥＮ））である。
【０００８】
高透過性且つ耐腐食性のダイヤモンド電極機構を、電極としてと同時に、太陽電池のカバーとして機能させることも可能である。従って、そのような太陽電池を、海水などの腐食性環境において、水素製造や水処理（脱塩など）に用いることが可能である。例えば、ＰＤＭＳなどの透過性接着性化合物によるハイブリッド集積手法が容易に考えられる。
【０００９】
ダイヤモンドカバー電極機構と太陽電池とのモノリシック垂直集積は、太陽電池構造物が、その表面においてダイヤモンドを成長させることを許容できるかどうかに依存する。これは、これまで使用されてきたシステムの一部でのみ可能である。太陽電池構造物の表面で電気化学的品質の高いダイヤモンドを成長させることは、高度還元水素雰囲気において高温で行わなければならない。電気化学的ダイヤモンド層品質を達成する為には、成長温度を６００℃以上にしなければならず、約７００℃にするのが最良である。この雰囲気は、ほぼ純粋水素である（成長雰囲気において水素含有率が９７％を超える）。従って、高品質ダイヤモンドによりＳｉ、ＧａＡｓ、又はＧａＮを直接成長させること、並びに、基板特性を達成することの、これまでの試みは全て失敗している（非特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】独国特許第１０  ２００７  ０３９  ７０６．４号明細書
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】ユ・カイ等（Ｙｕ  Ｋａｉ  ｅｔ  ａｌ．）著，「ボルマー・ヘイロフスキー機構によるダイヤモンド電極上での水素発生（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｖｏｌｍｅｒ−Ｈｅｙｒｏｖｓｋｙ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）」，ジャーナル  オブ  エレクトロケミストリ  ソシエティ（Ｊ．  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．），１５４号，（２００７年），Ｆ３６〜Ｆ４３
【非特許文献２】ＰＷ．メイ等（ＰＷ．  Ｍａｙ  ｅｔ  ａｌ．），「ＧａＮへのＣＶＤダイヤモンドの堆積（Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ＣＶＤ  ｄｉａｍｏｎｄ  ｏｎｔｏ  ＧａＮ）」，ダイヤモンド及び関連材料（Ｄｉａｍｏｎｄ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ），１５（２００６年），５２６〜５３０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以下に示すように、本発明の目的は、最先端技術において知られている問題を解消して効率的なエネルギ供給を実現する半導体部品を利用可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的は、請求項１に記載の特徴を有する半導体部品によって達成される。これに続く従属請求項が、有利な展開を示す。本発明による半導体部品の使用については、請求項２１で言及している。
【００１４】
本発明によれば、少なくとも１つの電極機構を有する半導体部品が利用可能になる。この電極機構は、少なくとも２つの電極を有し、このうちの少なくとも１つの電極が、ダイヤモンドを含む電極である。更に、本半導体部品は、少なくとも１つの電極機構のためのエネルギ源として、少なくとも１つのモノリシックに集積された太陽電池を有する。
【００１５】
そこで、ダイヤモンドを含む電極と、内部固有エネルギ供給のための太陽電池機構と、からなる垂直スタック配置を利用可能にする。これにより、本発明による半導体部品は、電解による水素製造、電気分析、及び水処理での使用に特に好適である。水の分解による水素の製造は、重要なエネルギ蓄積形式の１つである。従って、水性環境における加水分解による水の直接分解によって水素を製造することが可能であり、この加水分解では、水素がカソードにおいて放出され、酸素がアノードにおいて放出される。
【００１６】
このダイヤモンド電極構造物は、有利に透過的な絶縁基板（これもダイヤモンドであってよい）の上に水平方向に対向配置された２つの、準金属的な導電性の、従って、高濃度ドープされ、有利に薄い、従って、透過的なダイヤモンド接点（二重電極機構）からなる。従って、一方の接点はカソードとして動作し、もう一方の接点はアノードとして動作する。或いは、これらは、操作電極及び対電極として動作する。操作に必要な電圧は、垂直方向に電極と集積された太陽電池によって内部で生成される。この太陽電池は、ハイブリッドに、又はモノリシックに集積可能である。
【００１７】
通常、上述の使用分野の場合には、いずれかの不活性貴金属（ＰｔやＡｕなど）は電極材料として用いられる。これらは、透過的ではなく、電気化学電位窓が小さく、これらの電気化学活性は、電解質環境に大きく依存する。他方では、金属酸化物が使用可能であり、これらは、確かに透過性であってよいが、カソード還元及び周期的酸化を行わなければならず、従って、常に再生成プロセスを経なければならない。
【００１８】
本発明によれば、共通基板上に少なくとも２つの接点が対向配置されている平面ダイヤモンド二重電極構造物が提案されており、少なくとも一方の接点はカソードとして機能し、他方の接点はアノードとして機能する。
【００１９】
この点において、ダイヤモンドがもたらす利点は、それが不活性であることから、反応（即ち、電気分解）に関与しないことである。更に、ダイヤモンドは、エッチングされず、腐食しない。ダイヤモンドはバンドギャップが高い半導体と関係がある為、電極機構を、ダイヤモンド及びヘテロ構造、更にはトランジスタ構造（ＩＳＦＥＴ）をベースとする検出器構造に拡張することが可能である。
【００２０】
ダイヤモンド電極におけるＨ２Ｏ分解用電気化学窓は、約ΔＶ＝３．０Ｖである。ΔＶ（電気化学電位窓）（例えば、５Ｖ）より大きい電圧が平面接点機構に印加されると、ダイヤモンド電解質界面にまたがる直接電子移動により、電解質を介して接点間に電流が流れ始める。湿式化学環境にあるダイヤモンドは、カソード過電圧及びアノード過電圧が高い場合には、それ自体が不活性であるため、電極面は、塩水及び汚染水の中でも使用可能であり、従って、例えば、水処理に使用可能である。即ち、ダイヤモンドは、電気化学的品質が高くなければならない。これは、特に、粒子境界含有率が低い、単結晶材料、多結晶材料、及びナノ結晶材料の場合に当てはまる。電気化学的品質が高いかどうかは、第１に、これまで何度も述べてきた不活性及びエッチング耐性が高いかどうかによって識別されるが、電解質電位窓が広いかどうか、並びに電解質電位窓のバックグラウンド電流が小さいかどうかによっても識別される。
【００２１】
Ｓｉ、第ＩＩＩ〜Ｖ族半導体、有機半導体、又は他の材料で作られる従来の層構造物は両方共、ハイブリッドに（例えば、接着により）集積されている場合には、太陽電池機構として使用される。（水素製造で使用する場合の）ダイヤモンド電極機構の水分解電圧を達成するには、複数の電池の直列回路が必要になるであろう。有極性ＩｎＧａＮ太陽電池ヘテロ構造物によるモノリシックコーティングは、ＧａＮをベースとすることが好ましい。ＩｎＧａＮ太陽電池は、Ｉｎ含有率を変化させることにより、太陽スペクトルに効率的に適合させることが可能であり、したがって、高い効率を持たせることが可能である。バンドギャップにより、高い端子電圧を生成することが可能であり、ＩｎＡｌＮカバー層の場合のようなヘテロ構造物により、低オーミック接点層として動作可能な、分極化によって誘起された高い二次元界面電荷密度（２ＤＥＧ及び２ＤＨＧ）を生成することが可能である。
【００２２】
電圧ΔＶは、垂直方向に集積された太陽電池自体を照射することによって生成される。従って、電極／太陽電池スタックについては、次の２つの構成が好ましい。
【００２３】
第１の構成では、太陽電池は直接照射され、ダイヤモンド電極を有する電極機構は、背面側に配置される。
【００２４】
第２の構成では、ダイヤモンド電極を有する電極機構が太陽電池面上に配置される。
【００２５】
本発明による両機構においては、両部分の間に第３の部品を中間面として挿入することが有利である可能性がある。太陽電池が最上部に配置されている場合、中間面は、太陽電池に直接吸収されない放射に対する反射層、又は電気分析用途での信号処理のための電気的ＣＭＯＳ回路であることが可能である。電極が上側にある機構では、太陽電池の効率を高める為に光学マイクロレンズアレイを集積することが可能である。
【００２６】
本発明による第１の機構では、太陽電池は、放射背面側に配置される。太陽電池の背面側は、電極の背面側と確実に接続しなければならない。これは、接着又ははんだ付けによって、容易に可能である。又は、上述のように、中間面を挿入することも可能である。又は、太陽電池とダイヤモンド電極とを共通基板上に配置することも有利であろう。そのようなものとして、Ａｌ２Ｏ３（サファイア）が可能である。サファイアの上で、ＧａＮをベースとする太陽電池をエピタキシャル成長させることが可能であり、且つ、核形成中間層を介してダイヤモンドを堆積させることが可能である。
【００２７】
この機構では、発生したガス流は横方向に逸れていき、これによって、発生した泡を継続的に除去することができない場合には、反応の自己パッシベーションにつながる可能性がある。これは特に、水素生成に当てはまるが、電気分析用途や水処理におけるガス状反応生成物にも当てはまる。従って、一般には、更なる部品（鏡やキャピラリーなど）も、この機構内に集積しなければならない。
【００２８】
本発明による第２の機構では、ダイヤモンド電極機構は、太陽電池上に配置されるため、高透過性でなければならず、ダイヤモンドは、この条件を、高いバンドギャップ、従って、ＵＶレンジ（２２５ｎｍ）に及ぶ高透過性を有する半導体として満たす。ダイヤモンドは更に、化学的に不活性であり、耐腐食性であり、水溶液中でエッチングされず、従って、唯一の不活性半導体電極材料である。従って、ダイヤモンドは、太陽電池の理想的なカバーでもあり、腐食に対する理想的な保護物でもある。それにもかかわらず、電気化学電極としてのダイヤモンドは、準金属的な導電性が必要であり、従って、（１０２０ｃｍ−３を超える）高濃度ドープが必要である。この目的に使用されるドープ剤はボロンである。しかしながら、ダイヤモンドは、結果として、特定の波長レンジを吸収する。それにもかかわらず、導電性電極層は、入射する日光に対して高透過性になるように、吸収係数よりかなり薄くなければならず、即ち、サブμｍレンジ又はｎｍレンジでなければならない。そのような薄いドープ層は、デルタドープ構造又はパルスドープ構造として知られている。
【００２９】
ダイヤモンド電極機構及び太陽電池は、ハイブリッドに集積することが可能であり、これは、例えば、透過的で無反射の接着により可能である。そして、太陽電池の材料については、接着技術に関して好適でありさえすれば、特に制限はない。一方、モノリシック集積は、ＩｎＧａＮ電池など、ＧａＮをベースとする太陽電池の場合には有利である。活性ＩｎＧａＮ層シーケンスは、一般に、ＧａＮ上でエピタキシャル成長させる。それにもかかわらず、ＧａＮをベースとするそのような太陽電池の上でのダイヤモンドの成長は困難である。それは、ダイヤモンドの成長が、（電気化学的品質の高い材料であることから）高度還元水素雰囲気において（６００℃を超える）高温で行わなければならないからである。これにより、ＧａＮは、一般に劣化する。この劣化は、ＧａＮ（又はＩｎＧａＮ）面をＩｎＡｌＮでカバーすることにより、抑制できる。従って、太陽電池の面上でｎｍレンジの薄いＩｎＡｌＮカバー層を成長させれば、その上にダイヤモンドを堆積させることが可能である。これは、一般には、核形成中間層を介して行われる。
【００３０】
この後の各実施形態は、本発明による半導体部品の有利な展開を表している。
【００３１】
第１の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの電極機構が少なくとも１つの太陽電池の、入射光のほうを向いている側に配置されており、この電極機構は、ＵＶ−ＶＩＳレンジの波長に対して透過的である。
【００３２】
別の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの電極機構は、少なくとも１つの太陽電池の、入射光と逆のほうを向いている側に配置されている。
【００３３】
更に好ましくは、ダイヤモンドを含む電極は、少なくとも複数の領域において、ドープされたダイヤモンドからなるか、或いは、基本的にこれを含む。これにより、ダイヤモンドは、準金属的であることが好ましく、特にボロンがドープされていることが好ましく、ドープ剤の濃度は８×１０１９から１０２２ｃｍ−３の範囲である。
【００３４】
好ましくは、ダイヤモンドを含む電極の、準金属的にドープされた領域が、層として構成される。この層の好ましい層厚の範囲は、好ましくは１ｎｍから５μｍであり、好ましくは１ｎｍから５００ｎｍであり、特に好ましくは１ｎｍから５０ｎｍである。
【００３５】
別の好ましい実施形態によれば、ダイヤモンドを含む少なくとも１つの電極が、少なくとも複数の領域において、（特に金から作られた）金属ナノドットにより機能化されている。ナノドットはサイズがより小さいので、ここでもやはり、９０％を超える透過性が達成可能である。
【００３６】
本発明によれば、少なくとも１つの電極が、ダイヤモンドを含む電極であることが必要である。従って、両方の電極が、ダイヤモンドを含む電極であれば、好ましいことである。
【００３７】
別の好ましい変形形態によれば、一方の電極が、ダイヤモンドを含む電極であり、もう一方の電極が、非透過性材料（特に白金）からなる。
【００３８】
更に好ましくは、電極機構は、暗電流密度Ｉ≦１０μＡ／ｍｍ２において、３．０Ｖ以上の電気化学電位窓を有する。上述のように、金属ナノドットで機能化する場合には、１．２３Ｖ以上の電気化学電位窓が可能になる。
【００３９】
更に好ましくは、少なくとも１つの太陽電池は、シリコン、第ＩＩＩ〜Ｖ族半導体、又は有機半導体をベースとする層構造からなり、特に、ＩｎＡｌＮ又はＩｎＧａＮから作られる層構造からなる。ここでは、光学的に適合されたヘテロ構造に関係する。
【００４０】
別の好ましい実施形態によれば、電極機構は、少なくとも１つの絶縁層を有し、この絶縁層は、特に、ダイヤモンド、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、又はガラスから作られる。特に好ましくは、絶縁層は、単結晶ダイヤモンド、粒径が１μｍ以上の多結晶ダイヤモンド、又は粒径が５ｎｍから１μｍの範囲のナノ結晶ダイヤモンドからなる。
【００４１】
好ましくは、少なくとも１つの電極機構及び少なくとも１つの太陽電池は、少なくとも１つの基板層に配置され、この基板層は、特に、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＣ、又はシリコンから作られる。
【００４２】
別の好ましい実施形態によれば、本半導体部品は、カバー層（特に、ＩｎＡｌＮから作られるカバー層）とダイヤモンド核形成層とから作られるカバーを有する。従って、ＩｎＡｌＮから作られるカバー層は、基板層格子に適合されることが好ましい。ダイヤモンド核形成層に関しては、「バイアス促進核生成」プロセスに使用できることが好ましい。同様に、ダイヤモンド核形成層は、高密度の堆積ナノダイヤモンド核を含む必要がある。
【００４３】
別の好ましい実施形態によれば、本半導体部品は、少なくとも１つの更なる機能層を有する。更なる機能層としては、例えば、太陽電池の効率を高める為の光学マイクロレンズアレイや光学反射防止コーティングなどが可能である。
【００４４】
ダイヤモンドをベースとする電気化学的活性トランジスタを本半導体部品内に集積することも同様に可能である。これらは、例えば、ＩＳＦＥＴやＣｈｅｍＦＥＴなどである。太陽電池とダイヤモンドを含む電極との間に第３の部品としてＳｉ回路を導入することにより、Ｓｉ−ＭＯＳ又は薄膜ＦＥＴをベースとする（例えば、酸化亜鉛をベースとする）電子的活性トランジスタを集積することが可能である。
【００４５】
同様に、ＧａＮをベースとする電気化学的活性ヘテロ構造トランジスタ（ＩＳＦＥＴ又はＣｈｅｍＦＥＴ）を、（例えば、ＩｎＡｌＮ障壁層に）集積することも可能である。
【００４６】
本半導体部品の接触については、直接電気的貫通接触又はペリフェラル電気的接触が可能である。
【００４７】
電極電源に関しては、液と接触するカバーを表面に持ちうることが好ましい。好ましくは、このカバーは、絶縁ダイヤモンド又は別の誘電体と、化学的不活性パッシベーション層又はカプセル化と、からなる。電極構造は、例えば、表面が広い二重電極アレイとして構成可能であり、例えば、光学充填率が高いインターデジタルフィンガー構造として構成可能である。
【００４８】
好ましくは、少なくとも１つの太陽電池と電極機構とは、摩擦面アセンブリ又は一体形成面アセンブリを介して、互いに接続される。ここでは、互いに接着、はんだ付け、又は圧着することが含まれる。接着によりハイブリッド集積を行う場合は、透過的で、光学的に適合された無反射の接着が好ましい。
【００４９】
ダイヤモンドを含む電極の構造化は、選択的堆積又は選択的背面エッチングにより行うことが好ましい。
【００５０】
別の好ましい実施形態によれば、本半導体部品は、電気化学電位窓を小さくするようにダイヤモンド面が修正又は機能化されており、この修正又は機能化は、表面全体に対して、又はナノスポットごとに行うことが可能である。同様に、ダイヤモンド面の特定の終端が可能であり、特に電気分析用途の場合には、例えば、水素、フッ素、窒素、又は他の化学元素及び化合物によって可能である。
【００５１】
本発明による半導体部品は、好ましくは、電解による水素製造、電気分析、又は水処理に用いられる。
【００５２】
本発明の対象について、以下の図面及び実施例を参照して、より詳細に説明する。但し、この説明は、本発明の対象を、説明中で示す特定の実施形態に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による半導体部品の第１の変形形態を概略的に示す図である。
【図２】本発明による半導体部品の第２の変形形態を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
本発明による半導体部品１の一変形形態を、図１に示す。図１では、ダイヤモンドを含む２つの電極（２、２’）で構成された電極機構が、太陽電池３の背面側に配置されている。ここで、背面側に配置されている、とは即ち、太陽電池３の、入射光４と逆のほうを向いている側に電極機構が配置されている、ということである。ダイヤモンドを含む電極２及び２’は、ダイヤモンド電極基板５内に集積されており、これによって、電極機構を形成する。これは、太陽電池３と共に、（例えば、サファイア、ＳｉＣ、又はＳｉから作られる）共通ベース基板６に配置可能である。図１は水素生成での使用を示しているが、ここでは、太陽電池電圧ΔＶが、ダイヤモンドを含む電極の電気化学電位窓より大きくなっている。従って、ここに記載のシステムは、実際には、複数の電池の直列回路からなることも可能である。
【００５５】
図２は、本発明による、半導体部品１０の第２の変形形態を示す。ここでは、電極機構は、太陽電池１１の前面側に配置されている。ここで、前面側に配置されている、とは即ち、太陽電池１１の、入射光のほうを向いている側に電極機構が配置されている、ということである。ダイヤモンドを含む電極１１及び１１’は、ここでは、絶縁ダイヤモンド層及び／又は透過性基板１３に集積されている。太陽電池の背面側には、ベース基板１４が配置されている。システム全体は、パッシベーション及びカプセル化１５内に集積されている。ここに示したシステムは水素生成に適しており、ここでは、太陽電池電圧ΔＶが、ダイヤモンドを含む電極の電気化学電位窓より大きくなっている。ここでも、システムは、複数の太陽電池の直列回路からなることが可能である。
実施例
【００５６】
本発明による半導体部品の製造の第一歩は、サファイア又はＳｉＣで作られているキャリア基板であって、ＧａＮをベースとする有極性ＩｎＧａＮ太陽電池ヘテロ構造物を有するキャリア基板である。このキャリア基板の背面側の表面全体にわたって、電気的絶縁ダイヤモンドが化学気相成長によりコーティングされている。その後、２つの領域に導電性ダイヤモンドが選択的に堆積され、これらは、後の用途で電気化学電極として機能する。これらの領域は、金属化によって、太陽電池のアノード及びカソードと、それぞれ接続されている。
【００５７】
代替として、電極機構による太陽電池のコーティングを行うことも可能である。この場合は、キャリア基板上に配置された太陽電池に絶縁ダイヤモンド層がコーティングされ、その上に、導電性領域（例えば、ダイヤモンドを含む電極）が生成される。
【図１】
0005695642.tif 000002
【図２】
0005695642.tif 000003