(57)【要約】  【解決手段】  動作性能を向上させる光電子デバイス、材料、および関連方法が提供されている。１観点において、例えば、光電子デバイスは、半導体材料と、前記半導体材料の第１のドープ領域と、前記第１のドープ領域との接合部を形成する、前記半導体材料の第２のドープ領域と、前記接合部を伴うレーザー加工領域と含むことが可能である。前記レーザー加工領域は、電磁放射線と相互作用するように位置付けられる。加えて、前記レーザー加工領域に発生したレーザー損傷領域の少なくとも一部が除去されることにより、前記光電子デバイスは約５００ｍＶ〜約８００ｍＶの開路電圧を有するようになる。  【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電子デバイスであって、
半導体材料と、
前記半導体材料の第１のドープ領域と、
前記第１のドープ領域との接合部を形成する、前記半導体材料の第２のドープ領域と、
前記接合部を伴う、電磁放射線と相互作用するように構成されたレーザー加工領域であって、当該レーザー加工領域に発生したレーザー損傷領域の少なくとも一部分が除去されることにより、前記光電子デバイスは約５００ｍＶ〜約８００ｍＶの開路電圧を有するものである、前記レーザー加工領域と
を有する光電子デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の光電子デバイスにおいて、前記レーザー加工領域に発生したレーザー損傷が除去されることにより、前記光電子デバイスは約６００ｍＶ〜約７００ｍＶの開路電圧を有するものである光電子デバイス。
【請求項３】
請求項１記載の光電子デバイスにおいて、前記光電子デバイスは、３００ｎｍの電磁放射線波長に対して約５０％〜約１００％の内部量子効率を有するものである光電子デバイス。
【請求項４】
請求項１記載の光電子デバイスにおいて、前記光電子デバイスは、４００ｎｍの電磁放射線波長に対して約７０％〜約１００％の内部量子効率を有するものである光電子デバイス。
【請求項５】
請求項１記載の光電子デバイスにおいて、前記レーザー加工領域に発生したレーザー損傷は実質的に除去されるものである光電子デバイス。
【請求項６】
請求項１記載の光電子デバイスにおいて、前記半導体材料は、ＩＶ族材料、ＩＩ族およびＶＩ族の材料を有する化合物および合金、ＩＩＩ族およびＶ族の材料を有する化合物および合金、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される部材を含むものである光電子デバイス。
【請求項７】
請求項１記載の光電子デバイスにおいて、前記半導体材料は、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ＣＩＧＳ、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、および合金、ならびにそれらの組み合わせから成る群から選択される部材を含むものである光電子デバイス。
【請求項８】
請求項１記載の光電子デバイスにおいて、前記半導体材料はシリコン（Ｓｉ）を含むものである光電子デバイス。
【請求項９】
請求項８記載の光電子デバイスにおいて、前記シリコン（Ｓｉ）は、単結晶、多結晶（ｍｕｌｔｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、微結晶、多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される部材を含むものである光電子デバイス。
【請求項１０】
請求項８記載の光電子デバイスにおいて、前記シリコン（Ｓｉ）は多結晶（ｍｕｌｔｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）である光電子デバイス。
【請求項１１】
請求項１記載の光電子デバイスにおいて、前記レーザー加工領域は前記第１のドープ領域に隣接しているものである光電子デバイス。
【請求項１２】
請求項１記載の光電子デバイスにおいて、前記第１のドープ領域は前記レーザー加工領域である光電子デバイス。
【請求項１３】
請求項１記載の光電子デバイスにおいて、さらに、
前記レーザー加工領域と前記接合部との間に配置された誘電層を有するものである光電子デバイス。
【請求項１４】
請求項１記載の光電子デバイスにおいて、前記レーザー加工領域は、ミクロンサイズ、ナノサイズ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される高さを有する表面形状を含むものである光電子デバイス。
【請求項１５】
請求項１４記載の光電子デバイスにおいて、前記表面形状は約５ｎｍ〜約１０μｍの高さを有するものである光電子デバイス。
【請求項１６】
請求項１４記載の光電子デバイスにおいて、前記表面形状は約５０ｎｍ〜約２μｍの高さを有するものである光電子デバイス。
【請求項１７】
請求項１４記載の光電子デバイスにおいて、前記表面形状は、円錐形状、柱状形状、角錐形状、マイクロレンズ形状、球状構造、量子ドット、反転形状、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される部材を含むものである光電子デバイス。
【請求項１８】
光電子デバイスを形成する方法であって、
半導体材料に第１のドープ領域を形成する工程と、
前記半導体材料に第２のドープ領域を形成する工程であって、当該工程により前記第１のドープ領域と当該第２のドープ領域に接合部が形成されるものである、前記第２のドープ領域を形成する工程と、
前記半導体材料のターゲット領域をレーザー加工して、前記接合部を伴い、電磁放射線と相互作用するように構成された非平滑領域を形成する工程と、
前記非平滑領域の表面トポロジーを実質的に維持して前記レーザーにより形成された非平滑領域におけるレーザー損傷領域の少なくとも一部を除去する工程であって、当該工程により前記光電子デバイスは約５００ｍＶ〜約８００ｍＶの開路電圧を有するものである、前記除去する工程と
を有する方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、十分なレーザー損傷が前記レーザー損傷領域から除去されることにより、前記光電子デバイスは約６００ｍＶ〜約７００ｍＶの開路電圧を有するものである方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の方法において、前記レーザー損傷領域を除去する工程は、焼きなまし、ウェットエッチング、ドライエッチング、アブレーション、研磨、またはそれらの組み合わせから成る群から選択される技術により実行されるものである方法。
【請求項２１】
請求項１８記載の方法において、前記レーザー加工は、フェムト秒レーザー、ピコ秒レーザー、またはそれらの組み合わせから成る群から選択される部材を含むパルスレーザーを使用して実行されるものである方法。
【請求項２２】
請求項１８記載の方法において、前記レーザー加工は、約５フェムト秒〜約９００ピコ秒の間のレーザーパルスを有するパルスレーザーによって実行されるものである方法。
【請求項２３】
請求項１８記載の方法において、前記除去されたレーザー損傷領域の厚さは、約１ｎｍ〜３μｍである方法。
【請求項２４】
請求項１８記載の方法において、前記除去されたレーザー損傷領域の厚さは、約５０ｎｍ〜１μｍである方法。
【請求項２５】
請求項１８記載の方法において、前記ターゲット領域をレーザー加工する工程は、さらに、光相互作用領域の少なくとも５０％をレーザー加工する工程を含む。
【請求項２６】
請求項１８記載の方法において、前記ターゲット領域をレーザー加工する工程は、さらに、光相互作用領域の少なくとも８０％をレーザー加工する工程を含む。
【請求項２７】
半導体材料であって、
第２の領域に隣接して配置される第１の領域を有し、
前記第１の領域は約１００ｎｍ〜約５ミクロンの範囲の厚さを有し、且つレーザー損傷を除去する処理が行われたレーザー加工領域を含むものであり、前記第１の領域の多数キャリア移動度および少数キャリア寿命は前記第２の領域の値の約５０％であり、前記第１の領域および前記第２の領域は実質的に同じドーピングレベルを有するものである、
半導体材料。
【請求項２８】
請求項２７記載の半導体材料において、前記レーザー加工領域は、前記レーザー損傷を除去する処理を受けた後、約５ｎｍ〜約１０μｍの高さを有する表面形状を有するものである半導体材料。
【請求項２９】
請求項２７記載の半導体材料において、前記レーザー加工領域は前記レーザー損傷を除去する処理を受けた後、約５０ｎｍ〜約２μｍの高さを有する表面形状を有するものである半導体材料。
【請求項３０】
請求項２７記載の半導体材料において、前記レーザー加工領域は、約５フェムト秒〜約９００ピコ秒のパルス持続時間を有するパルスレーザーを介して形成されたものである半導体材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作性能を向上させる光電子デバイス、材料、および関連方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
光と半導体素子の相互作用は、幾つかの重要な技術革新の中核を成している。光電子デバイス（例えば、太陽光発電、光ダイオード、撮像装置など）は、例えば代用電池、デジタルカメラ、光学式マウス、ビデオカメラ、携帯電話などの様々な技術に使用されている。一般に、多くの半導体光検出装置はシリコン材料から形成されている。シリコンは十分な厚さがあるとき、約３００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲の波長を有する入射可視光の大部分を吸収することで知られている。これらの要因をシリコンの低コスト性、潤沢な供給、非毒性、および可視スペクトラムの量子効率と組み合わせて考えるとき、シリコンは光検出における第一の選択候補である。しかしながら、シリコンは間接遷移型であるため、光検出器または光／電気エネルギー変換器に用いる場合、主な制約の１つは、十分な光吸収を達成するのに（通常、一般的素子では１００ミクロンを超える）比較的厚い素子層が通常要求されることである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は、動作性能を向上させる光電子デバイス、材料、および関連方法を提供する。１観点において、例えば光電デバイスが提供されている。このようなデバイスは、半導体材料と、前記半導体材料の第１のドープ領域と、前記第１のドープ領域との接合部を形成する、前記半導体材料の第２のドープ領域と、前記接合部を伴うレーザー加工領域とを含むことが可能である。前記レーザー加工領域は、電磁放射線と相互作用するように位置付けられる。加えて、前記レーザー加工領域に発生したレーザー損傷領域の少なくとも一部が除去されることにより、前記光電子デバイスが約５００ｍＶ〜約８００ｍＶの開路電圧を有するようになる。別の観点において、前記レーザー加工領域に発生したレーザー損傷が除去されることにより、前記光電子デバイスは約６００ｍＶ〜約７００ｍＶの開路電圧を有するようになる。
【０００４】
別の観点において、光電子デバイスを形成する方法が提供されている。このような方法は、半導体材料に第１のドープ領域を形成する工程と、前記半導体材料に第２のドープ領域を形成する工程であって、当該工程により、前記第１のドープ領域と当該第２のドープ領域に接合部が形成されるものである、前記第２のドープ領域を形成する工程と、前記半導体材料のターゲット領域をレーザー加工して、前記接合部を伴う非平滑領域を形成する工程であって、当該非平滑領域は電磁放射線と相互作用するように位置付けられるものである、前記レーザー加工する工程とを含むことが可能である。前記方法はまた、前記非平滑領域の表面トポロジーを実質的に維持して前記レーザーにより形成された非平滑領域におけるレーザー損傷領域の少なくとも一部を除去する工程であって、当該工程により前記光電子デバイスは約５００ｍＶ〜約８００ｍＶの開路電圧を有するものである、前記除去する工程とを含む。別の観点において、十分なレーザー損傷が前記レーザー損傷領域から除去されることにより、前記光電子デバイスは約６００ｍＶ〜約７００ｍＶの開路電圧を有するようになる。
【０００５】
更に別の観点において、半導体材料が提供されている。このような半導体材料は、第２の領域に隣接して配置される第１の領域を有することが可能であり、前記第１の領域は約１００ｎｍ〜約５ミクロンの範囲の厚さを有し、且つレーザー損傷を除去する処理が行われたレーザー加工領域を含むものであり、前記第１の領域の多数キャリア移動度および少数キャリア寿命は前記第２の領域の値の約５０％であり、前記第１の領域および前記第２の領域は実質的に同じドーピングレベルを有するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明の本質および利点のより十分な理解のために、様々な実施形態に関する以下の詳細な説明および添付図面と関連させて参照する。
【図１】図１は、本発明の１観点に従った光電子デバイスの断面側面図である。
【図２】図２は、本発明の別の観点に従った光電子デバイスの断面側面図である。
【図３】図３は、本発明の別の観点に従った光電子デバイスの断面側面図である。
【図４】図４は、本発明の別の観点に従った光電子デバイスの断面側面図である。
【図５】図５は、本発明の別の観点に従った光電子デバイスの断面側面図である。
【図６】図６は、本発明の別の観点に従った光電子デバイスを製作する方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書において本発明が説明される前に、本発明は本明細書に開示される特定の構造、方法の工程、または材料のみに限定されず、当業者によって認識されるであろうそれらの均等物にまで拡張されることは理解されるべきである。また、本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を記述する目的にのみ使用され、限定することを意図するものではないことは理解されるべきである。
【０００８】
定義
以下の用語は、下記で説明される定義に従って使用される。
【０００９】
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「ａ」および「ｔｈｅ」は、その文脈で特に明示されていない限り、複数の対象を含むということに注意されたい。従って、例えば「ドーパント」への言及は、１若しくはそれ以上のドーパントを含み、「前記層」との言及は、１若しくはそれ以上の層への言及を含む。
【００１０】
本明細書で使用される用語「光」および「電磁放射線」は、同じ意味で使用が可能であり、紫外スペクトル、可視スペクトル、近赤外スペクトル、および赤外スペクトルの光または電磁放射線に言及する。この用語は、さらにより広範に例えば電波、マイクロ波、Ｘ線、およびガンマ線などを含む電磁放射線を含む。従って、用語「光」は可視スペクトルの電磁放射線に限定されない。
【００１１】
本明細書で使用される用語「レーザー加工」は、短パルスレーザーを使用して半導体材料の領域の一部を修正することにより非平滑領域または表面を形成することを指す。
【００１２】
本明細書で使用される用語「表面修正する」および「表面修正」は、レーザー加工技術を使用して半導体材料の表面を変形させることを指す。１つの具体的な観点において、表面修正には、主としてレーザー照射を使用する処理を含み得る。１観点において、表面修正には、ドーパントと併用してレーザー照射を使用する処理を含むことができ、これにより前記レーザー照射は半導体材料の表面内部へのドーパントの組み込みを促進する。また、修正表面は、例えば非平滑表面を含むことが可能である。
【００１３】
本明細書で使用される用語「非平滑面（ｔｅｘｔｕｒｅｄ  ｓｕｒｆａｃｅ）」は、レーザーパルスの照射によって形成されるナノメートルからマイクロメートルサイズの表面変形を伴うトポロジーを有する表面を指す。
【００１４】
本明細書で使用される用語「フルエンス」は、単位面積を通過する単一パルスのレーザー照射からのエネルギー量を指す。換言すれば、「フルエンス」は、１つのレーザーパルスのエネルギー密度として言い表される。
【００１５】
本明細書で使用される用語「実質的に」は、作用、特徴、特性、状態、構造、品目、または結果の完全若しくはほぼ完全な範囲若しくは程度を指す。例えば、「実質的に」包囲されている対象物は、対象物が完全に包囲されているか、またはほぼ完全に包囲されているかのいずれかであるということを意味する。絶対的完全性からの許容可能偏差の厳密な度合いは、一部の場合では、具体的な文脈によって決まるかもしれない。しかしながら、一般的に、完全に近いことは、絶対および全面的な完全が得られる場合、同じ全体的な結果を有するようなものである。「実質的に」の使用は、作用、特徴、特性、状態、構造、品目、または結果が全くないこと、またはほとんどないことを指すための否定的な意味合いで使用されるときに、同様に当てはまる。例えば、「実質的に（粒子が）ない」組成物は、完全に粒子がない、またはほとんど粒子がなく、完全に粒子がない場合と効果は同じである。換言すれば、成分または元素を「実質的に含まない」組成物は、その測定可能な結果がない限りは、そのような成分または元素を依然として実際に含み得る。
【００１６】
本明細書で使用される用語「約」は、所与の値が終点の「少し上」または「少し下」であり得るということを呈することによって、数値範囲の終点に柔軟性を与えるために使用される。
【００１７】
本明細書で使用される複数の品目、構造要素、組成成分、および／または材料は便宜上、一般リストに表示される。しかしながら、これらのリストは、リストの各部材が別個としてかつ固有の部材として個々に特定されると解釈されるべきである。従って、このようなリストの個々の部材は、そうでない旨が示されない限りく、一般的な群におけるそれらの存在に単に基づいて、同じリストの任意の他の部材の事実上均等物であるとして解釈されるべきではない。
【００１８】
濃度、量、およびその他の数値データは、範囲形式において本明細書に示されるか、または表されてもよい。そのような範囲フォーマットは単に便宜上および簡略化のために使用され、従って、範囲の限度として明確に記載される数値だけではなく、個々の数値およびサブ範囲が明確に記載されるように、範囲内に含まれる個々の数値またはサブ範囲の全てを含むように柔軟に解釈されるべきであるということを理解されたい。実例として、「約１〜約５」の数値範囲は、約１〜約５までの明確に記載された値のみではなく、示された範囲内の個々の値およびサブ範囲もまた含むように解釈されるべきである。従って、この数値範囲において含まれるのは、２、３、および４、並びに１〜３、２〜４、および３〜５など、並びに１、２、３、４、および５など１つ１つ個々の値である。
【００１９】
この同じ原理は、最小若しくは最大として１つの数値のみを列挙する範囲に適用される。更に、このような解釈は、範囲の幅または記載される特徴に関係なく適用されるべきである。
【００２０】
開示
本発明は、光電子デバイス、材料、および関連方法に関する。このようなデバイスは、電磁放射線の吸収を向上させる特性および／または高反射防止特性を有すると同時に製造工程において起こり得る半導体材料の不完全性または欠陥を減少させる。半導体材料に特殊領域（例えば、レーザー加工領域）を含めることにより、半導体素子と電磁放射線との間のより効果的な相互作用を促進させることが可能である。例えば、レーザー加工領域（例えば、パルスレーザーによって非平滑化されたまたは表面修正された前記半導体材料の領域）は、多くの光電子デバイスによって光相互作用の効果を向上させることができる。このような領域は、前記デバイスの設計に応じて例えば向上した吸収特性、向上した反射防止特性などの様々な有益な特性を示すことができる。
【００２１】
しかしながら、一部の例では、このようなレーザーによる非平滑化処理（ｌａｓｅｒ  ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）は、レーザーが半導体材料を除去、融解、および凝固させるときに半導体材料にレーザー損傷をもたらす可能性がある。レーザー損傷は、前記半導体材料に有害な影響（例えば、少数キャリア寿命の低下および多数キャリア移動度の低下）を与えることがある。これらの有害な影響は結果として、同様に、開路電圧および／または短路電流密度の低下をもたらすことがある。多くの光電子デバイスにおいて、半導体の結晶構造でのこのレーザー損傷は、暗電流の増加および／または量子効果およびデバイス性能の低下をもたらす。従って、半導体表面をレーザーにより非平滑化した結果としてもたらされた前記レーザー損傷の一部、実質的に全て、または全てを除去することによって、前記レーザー非平滑領域の開路電圧（Ｖｏｃ）は、時にはバルク半導体レベルまたはドープ半導体レベルまで増加することが可能となる。
【００２２】
例えば、図１に示すように、半導体材料１２には、レーザー加工されて非平滑表面１６が生成される。レーザー損傷領域１４が前記非平滑表面に含まれることがあり、これは前記レーザー加工により前記半導体材料の結晶格子に望ましくない欠陥を生じさせたものであり、これにより少数キャリア寿命の低下および多数キャリア移動度の低下がもたらされる。これらの欠陥の例としては、これに限定されるものではないが、粒界、ダングリングボンド、積層欠陥、非晶（非結晶質の）領域、例えば空孔または格子間などの点欠陥、および当業者に知られているその他の結晶対の傷を含むことが可能である。このレーザー損傷の少なくとも一部は、図２に示すように除去することが可能であり、前記下層のレーザー非平滑表面１６の少なくとも一部は前記半導体材料１２の上に残っている。このように、このようなレーザー損傷を除去することにより、非平滑表面のレーザー照射によってもたらされた欠陥を減らしながら、前記非平滑表面の利益が維持されることが可能になる。
【００２３】
半導体材料のレーザー損傷を減少させるために除去する材料の量は、前記材料の損傷の程度および範囲、前記材料の特性、結果として生じたデバイスに望まれる機能などによって変わる。このように、本発明の範囲は、半導体材料のレーザー加工表面の少なくとも一部を維持する、任意の程度の損傷除去を含む。実施例の１態様において、除去されるべきレーザー損傷を含む前記材料の厚さは、約１ｎｍ〜３μｍであることが可能である。別の態様において、除去されるべきレーザー損傷を含む前記材料の厚さは、約５０ｎｍ〜２μｍであることが可能である。別の態様において、除去されるべきレーザー損傷を含む前記材料の厚さは、約５０ｎｍ〜１μｍであることが可能である。更に別の態様において、除去された損傷材料の厚さおよび量は、光電子デバイスの望ましい効率を達成するのに十分なものである。更なる態様において、前記除去された損傷材料の厚さおよび量は、前記非平滑領域の開路電圧がバルク半導体材料（またはバルク半導体材料のドープ領域）の開路電圧と実質的に同じになるのに十分である。
【００２４】
様々な光電子デバイスが考えられ、本発明の観点から利益を得ることが可能なこのようないかなるデバイスも本発明の範囲内であると見なされる。例えば、図３は、電磁放射線を吸収する半導体材料３２がレーザー加工されて表面形状３４を有する非平滑領域を形成する１観点を示している。非平滑領域は、レーザーによって誘起された基板欠陥を取り除くために加工された。電気接点３６および３８は、背面および正面のそれぞれに配置されることが可能である。１観点において、電気接点３６はまた、反射層としての機能を果たす。別の観点において、個々の反射層は、前記半導体材料と前記電気接点との間に結合されることが可能である（図示せず）。
【００２５】
図面に示すデバイスの構成は単に例示的なものであり、様々な他の構成も考えられることに注意されたい。例えば、図３に示すデバイスは光を、非平滑領域を介して半導体材料の中に受け入れる。代替の観点において、半導体材料の背面は非平滑化され、正面は非平滑化されないままにすることが可能である。このような方法において、光は、非平滑層に当たる前に半導体材料に当たって通過する。非平滑層は次に、半導体材料を通して光を逆方向に導き、これにより前記デバイスの効率を向上させる。更に別の観点において、半導体材料の正面および背面の両方を非平滑化することが可能である。
【００２６】
別の観点において、光電子デバイスは、半導体材料と、前記半導体材料の第１のドープ領域と、前記第１のドープ領域との接合部を形成する、前記半導体材料の第２のドープ領域とを含むことが可能である。前記デバイスはさらに、前記接合部を伴う、電磁放射線と相互作用するように構成されたレーザー加工領域を含むことが可能である。加えて、前記レーザー加工領域からレーザー損傷領域の少なくとも一部分が除去されることにより、前記光電子デバイスは約５００ｍＶ〜約８００ｍＶの開路電圧を有するようになる。別の観点において、前記レーザー加工領域から前記レーザー損傷が除去されることにより、前記光電子デバイスは約６００ｍＶ〜約７００ｍＶの開路電圧を有するようになる。このようなレーザー加工／損傷の除去処理は、追加的に量子効果の増加を促す。１観点において、例えば、前記光電子デバイスは、３００ｎｍの電磁放射線波長に対して約５０％〜約１００％の内部量子効率を有する。別の観点において、前記光電子デバイスは、４００ｎｍの電磁放射線波長に対して約７０％〜約１００％の内部量子効率を有する。
【００２７】
図４は、半導体材料４２と、第１のドープ領域４４と、接合部分を形成する第２のドープ領域４６とを有する光電子デバイスの別の観点を示す。前記半導体材料は、意図的でないドープレベルから、固溶限を超える過剰なドーピングレベルを含む比較的高いドーピングレベルまでのドーピングレベルの範囲を有することが可能である。例えば、シリコンの場合、これらのレベルは１ｘ１０１２／ｃｍ３〜約１ｘ１０２０／ｃｍ３の範囲のキャリア濃度をもたらすことが可能である。図４の第１のドープ領域は、表面形状４７を含むレーザー加工領域と、前記表面形状の形成中にパルスレーザーによって発生した、当該レーザー加工領域に伴うレーザー損傷領域４８とを含む。この場合、前記レーザー加工領域は、前記第１のドープ領域に形成される。このように、ドーピングは、前記レーザー加工と同時に、または、別の処理として適用されることが可能である。別の観点において、前記レーザー加工領域は、前記第１のドープ領域に隣接して別の材料としてまたは前記第１のドープ領域の異なる部分としてのいずれかで形成されることが可能である。更に別の観点において、誘電材料は前記第１のドープ領域に配置されることが可能であり、この誘電材料は、レーザー加工されて非平滑領域を形成することが可能である。この場合、前記非平滑領域は、前記第１のドープ領域から電気的に分離可能である。
【００２８】
図５に示すように、このレーザー損傷領域の少なくとも１つを除去する工程により、少数キャリア寿命および多数キャリア移動度を向上させることが可能であり、これにより開路電圧を増大させる。図４に示すこれらの構造に加えて、図５はまた、前記デバイスを介して光を反射させ逆方向に導く、前記デバイスの背面に結合された反射層５２を示す。図４および５の観点はまた、必要に応じて電気接点を含むことが可能である（図示せず）。
【００２９】
更に、図６に示すように、光電子デバイスを形成する方法が提供されている。このような方法は、半導体材料に第１のドープ領域を形成する工程６２と、前記第１のドープ領域と第２のドープ領域が接合部を形成するように、前記半導体材料に前記第２のドープ領域を形成する工程６４と、前記半導体材料のターゲット領域をレーザー加工して、前記接合部を伴う、電磁放射線と相互作用するように構成される非平滑領域を形成する工程６６と、前記非平滑領域の表面トポロジーを実質的に維持しながら、光電子デバイスが約５００ｍＶ〜約８００ｍＶの開路電圧を有するように前記非平滑領域のレーザー損傷領域の少なくとも一部を除去する工程６８とを含むことが可能である。別の観点において、前記表面トポロジーの少なくとも５０％は、損傷除去の後維持される。換言すれば、前記レーザー損傷除去の後の前記表面の山から谷までの高さおよび／またはＲＭＳ粗さは、前記レーザー損傷を除去する工程の前の前記表面の５０％以内である。更に別の観点において、前記表面トポロジーの少なくとも７５％は、損傷除去後に維持される。更なる観点において、前記表面トポロジーの少なくとも９０％は、損傷除去後に維持される。さらに更なる観点において、前記表面トポロジーの少なくとも９５％は、損傷除去後に維持される。
【００３０】
本発明はさらに、様々な光電子デバイスで利用可能な半導体材料を提供する。例えば、１観点において、このような半導体材料は、第２の領域に隣接して配置される第１の領域を有することが可能であり、前記第１の領域は約１００ｎｍ〜約５ミクロンの範囲の厚さを有し、且つレーザー損傷を除去する処理が行われたレーザー加工領域を含むものであり、前記第１の領域の多数キャリア移動度および少数キャリア寿命は前記第２の領域の値の約５０％であり、前記第１の領域および前記第２の領域は実質的に同じドーピングレベルを有する。
【００３１】
本発明の観点に従ったデバイスおよび方法と共に使用するための様々な半導体材料が考えられる。このような半導体材料の非限定例には、ＩＶ族材料、ＩＩおよびＶＩ族からの材料から構成される化合物および合金、ＩＩＩ族およびＶ族の材料から構成される化合物および合金、ならびにそれらの組み合わせを挙げることができる。より具体的には、代表的なＩＶ族材料は、シリコン、炭素（例えば、ダイヤモンド）、ゲルマニウム、およびそれらの組み合わせを挙げることができる。ＩＶ族の代表的な組み合わせは、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）およびシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を含むことが可能である。１つの具体的な観点において、半導体材料はシリコンであり、またはシリコンを含むことが可能である。
【００３２】
ＩＩ〜ＶＩ族材料の代表的な組み合わせは、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ、ＣＺＴ）、テルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ）、テルル化亜鉛水銀（ＨｇＺｎＴｅ）、セレン化亜鉛水銀（ＨｇＺｎＳｅ）、およびそれらの組み合わせを挙げることができる。
【００３３】
ＩＩＩ〜Ｖ族材料の代表的な組み合わせは、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、ヒ化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、ヒ化ホウ素（ＢＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ）、ヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ）、リン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＰ）、ヒ化アルミニウムインジウム（ＡｌＩｎＡｓ）、アンチモン化アルミニウムインジウム（ＡｌＩｎＳｂ）、窒化ヒ化ガリウム（ＧａＡｓＮ）、ヒ化リン化ガリウム（ＧａＡｓＰ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、リン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＰ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、ヒ化アンチモン化インジウム（ＩｎＡｓＳｂ）、アンチモン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＳｂ）、リン化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）、ヒ化リン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓＰ）、ヒ化リン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓＰ）、ヒ化リン化アルミニウムインジウム（ＡｌＩｎＡｓＰ）、窒化ヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓＮ）、窒化ヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓＮ）、窒化ヒ化インジウムアルミニウム（ＩｎＡｌＡｓＮ）、ヒ化アンチモン化窒化ガリウム（ＧａＡｓＳｂＮ）、窒化ヒ化アンチモン化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＮＡｓＳｂ）、ヒ化アンチモン化リン化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＡｓＳｂＰ）、およびそれらの組み合わせを挙げることができる。
【００３４】
１つの具体的な観点において、半導体材料は、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ＣＩＧＳ、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、ならびにそれらの合金および組み合わせのうちの少なくとも１つを挙げることができる。別の具体的な観点において、半導体はシリコンであり、またはシリコンを含むことが可能である。
【００３５】
様々なタイプの半導体材料が考えられるが、光電子デバイスに組み込まれることが可能な任意のこのような材料は本発明の範囲内であると見なされる。１観点において、前記半導体材料は単結晶である。別の観点において、前記半導体材料は多結晶（ｍｕｌｔｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）である。更に別の観点において、前記半導体材料は微結晶である。また、前記半導体材料は非結晶であることが可能である。
【００３６】
半導体材料は、光電子機能が所与のデバイスで可能となる任意の厚さで可能であり、これにより半導体材料の任意のこのような厚さは、本発明の範囲内であると見なされる。いくつかの観点において、非平滑領域はデバイスの効率を向上させ、これにより前記半導体材料は以前に可能であったものより薄くすることが可能となる。半導体材料の厚さを減少せることは、そのようなデバイスを製作するのに要求される半導体材料の量を減らすことにつながる。１観点において、例えば、半導体基板は、約５００ｎｍ〜約２００μｍの厚さを有する。別の観点において、前記半導体基板は、約１００μｍ以下の厚さを有する。更に別の観点において、前記半導体基板は約１μｍ〜約５０μｍの厚さを有する。更なる観点において、前記半導体基板は、約１μｍ〜約５μｍの厚さを有することが可能である。さらに更なる観点において、前記半導体基板は約５００ｎｍ〜約２μｍの厚さを有することが可能である。より薄い半導体材料が実証されているが、任意の厚さの半導体材料は、本発明の範囲以内であると見なされることに注目されたい。
【００３７】
様々なドーパント材料が考えられるが、半導体材料のドープ領域を作成するのに使用可能な任意のこのような材料は、本発明の範囲内であると見なされる。利用される特定のドーパンは、使用される半導体材料、および結果として生じる半導体材料の使用目的に応じて変わり得る。例えば、可能なドーパントの選択は、感光性デバイスのチューニングが望まれるかいなかに応じて異なることがある。
【００３８】
ドーパントは、電子供与またはホール供与のいずれかである。１観点において、ドーパント材料の非限定例には、Ｓ、Ｆ、Ｂ、Ｐ、Ｎ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇｅ、Ａｒ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｂ、およびそれらの組み合わせを挙げることができる。ドーパント材料の範囲は、ドーパント材料自体だけではなく、そのようなドーパントを供給する形態にある材料（すなわち、ドーパントキャリア）も含むべきであるということに注意されたい。例えば、Ｓドーパント材料は、Ｓだけではなく、ターゲット領域内にＳをドーピングするのに使用可能な任意の材料の例えばＨ２Ｓ、ＳＦ６、ＳＯ２、およびそれらの組み合わせを含む。１つの特定の観点において、ドーパントはＳであってもよい。硫黄は、約５×１０１４から約３×１０２０イオン／ｃｍ２のイオン投与量レベルで存在することが可能である。フッ素含有化合物の非限定例には、ＣｌＦ３、ＰＦ５、Ｆ２ＳＦ６、ＢＦ３、ＧｅＦ４、ＷＦ６、ＳｉＦ４、ＨＦ、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２ＨＦ５、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、ＮＦ３など、およびそれらの組み合わせを含むものを挙げることができる。ホウ素含有化合物の非限定例には、Ｂ（ＣＨ３）３、ＢＦ３、ＢＣｌ３、ＢＮ、Ｃ２Ｂ１０Ｈ１２、ボロシリカ（ｂｏｒｏｓｉｌｉｃａ）、Ｂ２Ｈ６など、およびこれらの組み合わせを含むものを挙げることができる。リン含有化合物の非限定例には、ＰＦ５、ＰＨ３、ＰＯＣｌ３、Ｐ２Ｏ５など、およびこれらの組み合わせを含むものを挙げることができる。塩素含有の非限定例には、Ｃｌ２、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＨＣｌ、ＳｉＣｌ４など、およびこれらの組み合わせを含むものを挙げることができる。ドーパントはまた、ヒ素含有化合物の例えばＡｓＨ３など、およびアンチモン含有化合物を含んでもよい。更に、ドーパント材料は、ドーパント群にわたる混合物または組み合わせ、すなわち塩素含有化合物と混合した硫黄含有化合物を含んでもよい。１観点において、ドーパント材料は、空気よりも高い密度を有し得る。１つの具体的な観点において、ドーパント材料はＳｅ、Ｈ２Ｓ、ＳＦ６、またはそれらの混合物を含んでもよい。更に別の具体的な観点において、ドーパントはＳＦ６であってもよく、約５．０×１０−８ｍｏｌ／ｃｍ３〜約５．０×１０−４ｍｏｌ／ｃｍ３の所定の濃度範囲を有してもよい。ＳＦ６ガスは、例えば半導体材料に顕著な悪影響を及ぼさないレーザー加工を介して硫黄を半導体材料に組み込むための良いキャリアである。更に、ドーパントはまた、水、アルコール、または酸若しくは塩基性溶液などの溶液に溶存するｎ型若しくはｐ型ドーパント材料の液体であってもよい。ドーパントはまた、粉末として、またはウエハー上で乾燥した懸濁液として適用される固形材料であってもよい。更に、ドーパントは、例えばイオンドーピング、拡散ドーピング、プラズマ蒸着、スパッタリング、レーザードーピングなどの様々な方法のいずれかにより半導体の中に導入されることが可能である。
【００３９】
更に、本発明の観点に従った半導体材料は、複数の層または領域を含むことが可能である。いくつかの観点において、層は多数キャリア極性（すなわち、ドナーまたはアクセプター不純物）において変化し得る。ドナーまたはアクセプター不純物は典型的に、成長プロセス、堆積プロセス、エピタキシャルプロセス、注入プロセス、レーザー照射プロセス、または当業者に既知の他のプロセスのいずれかを通じてデバイス内に組み込まれたドーパント／不純物のタイプによって決定される。いくつかの観点において、このような半導体材料はｎ型層、真性（ｉ型）層、およびｐ型層を含むことが可能であり、これにより、接合部および／または空乏領域を作るｐ−ｉ−ｎ半導体材料積層体を形成する。ｉ型層を欠く半導体材料もまた、本発明に従って考えられる。他の観点において、半導体材料は複数の接合部を含むことも可能である。更に、いくつかの観点において、ｎ（−−）、ｎ（−）、ｎ（＋）、ｎ（＋＋）、ｐ（−−）、ｐ（−）、ｐ（＋）、またはｐ（＋＋）型半導体層の変化したものが使用されてもよい。マイナスおよびプラスのサインは、半導体材料のドーピングの相対的大きさの指標である。
【００４０】
説明して来たように、半導体材料の少なくとも一部はレーザー加工されて、電磁放射線と相互作用するための非平滑領域を形成することが可能である。非平滑領域は、半導体材料内または半導体材料上の任意の位置に形成可能であり、特に、光電子デバイスの機能を高める位置に形成可能である。例えば、１観点において、非平滑領域は光相互作用領域に形成可能である。光作用領域は、デバイスが機能している間光と相互作用する、半導体材料の領域として定義され得る。１観点において、例えば、光相互作用領域は、入射電磁放射線を受ける半導体材料の正面であることが可能である。別の観点において、光相互作用領域は、半導体材料を貫通した電磁放射線と相互作用する半導体材料の背面であることが可能である。更に別の観点において、光相互作用領域は、反射電磁放射線を受ける半導体材料の側面領域であることが可能である。非平滑領域は１若しくはそれ以上の光相互作用領域で形成可能であり、また非平滑領域は、デバイスの設計に応じて、領域全体にわたってまたはその一部のみに形成可能である。１観点において、例えば、非平滑領域は、所与の光相互作用領域の面積の少なくとも５０％にわたって形成される。別の観点において、前記非平滑領域は、所与の光相互作用領域の面積の少なくとも７５％にわたって形成される。別の観点において、前記非平滑領域は、所与の光相互作用領域の面積の少なくとも８０％にわたって形成される。更に別の観点において、前記非平滑領域は、所与の光相互作用領域の面積の少なくとも９０％にわたって形成される。他の観点において、前記光相互作用領域の個別の場所における非平滑化も可能である。
【００４１】
前記非平滑領域は、電磁放射線を散乱する、電磁放射線の方向を変える、および／または電磁放射線を吸収するように機能可能であり、これによりデバイスの量子効率を高める。１観点において、電磁放射線は、半導体材料に進入する前に特定の非平滑領域と接触する。別の観点において、電磁放射線は、特定の非平滑領域に接触する前に半導体材料を貫通する。非平滑領域は、太陽光電池の実効吸収長を高める表面形状を含むことが可能である。このように、いくつかの観点において、非平滑領域により光電子デバイスは、特に比較的長い波長（すなわち、赤外線）において、デバイス内を電磁放射線が複数回通過することを経験することが可能である。こうして、このような内面反射は、半導体材料の物理的厚さを超えて実効吸収長を増加させることが可能である。この吸収長の増加は、同様にデバイスの量子効率を高める。更に、別の観点において、半導体材料の正面の非平滑領域は反射防止がされており、従って、非平滑領域での光衝突の反射を減少させることが可能である。このような反射の減少は、さらに、半導体材料に進入する光の割合を高めることが可能である。このように、反射防止表面は、反射による結果起こる光損失の減少により、デバイスの効率を高めることが可能である。
【００４２】
非平滑領域を形成するためのレーザー加工の様々な技術が考えらえるが、このような領域の形成が可能ないずれの技術も本発明の範囲内であると見なされる。レーザー処置または加工により、特に吸収特性が向上し、これにより電磁放射線の集束および検出の向上が可能となる。１観点において、例えば、半導体材料のターゲット領域は、非平滑領域を形成するために、パルスレーザー放射線により照射され得る。このような処理の例は、米国特許第７，０５７，２５６号、第７，３５４，７９２号、および第７，４４２，６２９号に詳細に記載されており、この参照によりこれらの全体が本明細書に組み込まれるものである。簡潔に言えば、半導体材料の表面は、非平滑領域または表面修正領域を形成するためにレーザー放射線によって照射される。このようなレーザー加工は、ドーパント材料のあるなしにかかわらず起こり得る。これらの観点によってドーパントが使用されることにより、前記レーザーは、ドーパントキャリアを通って前記半導体材料に向かうように方向付けられることが可能である。このような方法で、ドーパントキャリアからのドーパントは、半導体材料のターゲット領域の中に導入される。半導体材料に組み込まれたこのような領域は、本発明の観点に従って様々な利益を有することが可能である。例えば、非平滑領域は一般に、表面形状、および／またはレーザー処理領域の表面の面積を増大させる非平滑領域を有し、これにより電磁放射線の吸収率を高める。１観点において、このような非平滑領域は、非平滑化によって生成されたミクロンサイズおよび／またはナノサイズの表面形状を含む実質的に非平滑化された表面である。別の観点において、半導体材料への照射は、レーザー放射線をドーパントにさらす工程を含み、照射によりドーパントは半導体に組み込まれる。様々なドーパントが当技術分野で知られており、本明細書により詳細に記載されている。
【００４３】
このように、半導体材料の領域は、化学的および／または構造的にレーザー処理により変形され、幾つかの観点において、結果的に微細構造、ナノ構造、および／またはパターンの付いた面として表面に現れる表面形状を形成することが可能であり、ドーパントが使用された場合、そのようなドーパントは半導体材料に組み込まれる。前記表面形状は、非平滑領域を形成するのに使用されるレーザー加工の条件に応じて様々な構成を有することが可能である。前記表面形状は、これに限定されるものではないが、円錐、角錐、柱状のもの、突起、マイクロレンズ、球のような構造、量子ドット、変転形状など、およびそれらの組み合わせを挙げることができる。加えて、前記表面形状はミクロンサイズ、ナノサイズ、またはこれらの組み合わせであってもよい。例えば、円錐、角錐、突起などはこの範囲内の平均高さを有することができる。１観点において、前記平均高さは、形状の底部から形状の遠位先端部までである。別の観点において、前記平均高さは、形状が作成された平面から、形状の遠位先端部までである。別の例として、量子ドット、マイクロレンズなどは、ミクロンサイズおよび／またはナノサイズの範囲内の平均直径を有することが可能である。
【００４４】
幾つかの観点において、形状のサイズは、約５０ｎｍ〜２μｍであってもよく、電磁放射線の吸収を補助することが可能である。言い換えれば、非平滑領域は、入射放射線が半導体材料によって吸収される確率を高めることができる。別の観点において、形状のサイズは、約５０ｎｍ〜２０μｍであってもよい。更に別の観点において、形状のサイズは、約５ｎｍ〜１０μｍであってもよい。これらのサイズは、半導体材料のレーザー損傷領域の除去の後の表面形状のサイズを表したものであることに注意されたい。
【００４５】
半導体材料を表面修正するのに使用されるレーザー照射のタイプは、材料および対象とする修正に応じて変化させることができる。当該技術分野において既知である任意のレーザー照射は、本発明に開示のデバイスおよび方法と共に使用可能である。しかしながら、表面修正加工および／または結果として生じる製品に影響を与え得る多数のレーザー特性があり、このレーザー特性は、これに限定されるものではないが、レーザー照射の波長、ビームサイズ、ビーム形、パルス幅、パルスのフルエンス、パルス周波数、偏光、半導体材料に対するレーザー伝播方向、コヒーレンス度などが含まれる。１観点において、レーザーは、半導体材料のパルス状のレーザー照射を供給するように構成されてもよい。短パルスレーザーは、フェムト秒、ピコ秒、および／またはナノ秒のパルス持続時間を生成する能力がある１つのレーザーである。レーザーパルスは、約１０ｎｍ〜約８μｍの範囲の中心波長を有し、より具体的には約２００ｎｍ〜約１２００ｎｍの範囲の中心波長を有することが可能である。レーザー光のパルス幅は、約何十フェムト秒〜約何百ナノ秒の範囲であることが可能である。１観点において、レーザーパルス幅は、約５フェムト秒〜約５０ピコ秒の範囲であり得る。別の観点において、レーザーパルス幅は、約５０ピコ秒〜約１００ナノ秒の範囲であり得る。別の観点において、レーザーパルス幅は、約５０〜約５００フェムト秒の範囲である。更に別の観点において、レーザーパルス幅は、約５フェムト秒から約９００ピコ秒の範囲である。
【００４６】
ターゲット領域を照射するレーザーパルスの数は、約１〜約２０００の範囲であることが可能である。１観点において、ターゲット領域を照射するレーザーパルスの数は、約２〜約１０００の間であってもよい。更に、パルスの繰り返し率または周波数は、約１０Ｈｚ〜約１０μＨｚの範囲、または約１ｋＨｚ〜約１ＭＨｚの範囲、または約１０Ｈｚ〜約１ｋＨｚの範囲にあるように選択可能である。更に、各レーザーパルスのフルエンスは、約１ｋＪ／ｍ２〜約２０ｋＪ／ｍ２の範囲、または約３ｋＪ／ｍ２〜約８ｋＪ／ｍ２の範囲で可能である。レーザーのフルエンスは、非平滑領域の形状のサイズに関係している。概して、低いレーザーフルエンスは小さい形状を生じ、一方大きいレーザーフルエンスは大きい形状を生じさせる。表面モフォロジー（平坦性）に影響を与え得る他の要因は、照射された半導体表面に対するレーザー偏光およびレーザー伝搬の方向を含む。
【００４７】
更に、半導体材料がレーザー加工される環境は、形状のサイズに影響を与え得る。例えば、液体の中での半導体材料のレーザー処理による形状は、気体中でのレーザー処理の場合よりも小さい形状を生成できる。その他の例としては、真空でのレーザー処理、制御された気体を伴うチャンバーでのレーザー処理、大気中の非制御下でのレーザー処理、大気中の１若しくはそれ以上の気体が表面に吹き付けられる状態でのレーザー処理、および同類のレーザー処理が含まれる。液体中で半導体材料をレーザー処理する方法は、２００８年２月２７日付けで出願の米国特許出願番号第１２／０３８，２０９号に開示されており、この参照によりその全体が本明細書に組み込まれるものである。
【００４８】
説明して来たように、レーザー損傷を有する半導体材料の一部を除去することにより、デバイスの性能を向上させることができる。このレーザー損傷を除去する工程は、様々な技術を介して達成可能である。尚、損傷領域を除去する特定の技術は限定されたものとして見られるべきではなく、そのような全ての技術は本発明の範囲内であると見なされる。このような技術は、例えば、レーザー加工の後、少なくとも約３０秒の持続時間で５００℃を超える温度で基板を焼き戻す工程を含むことが可能である。考えられるその他の例は、損傷の大部分を含む半導体材料の一部をエッチング技術を介して除去する工程がある。例えば、結晶損傷が半導体材料の表面に近い３００ｎｍに位置している場合、ウェットエッチングまたはドライエッチング工程を実行して、この３００ｎｍ損傷層を除去する。エッチング化合物の非限定例には、フッ化水素酸、硝酸、塩酸、リン酸、酢酸、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなど、およびその他の周知の酸および塩基を含むものを挙げることができる。
【００４９】
別の除去の例として、損傷領域を二酸化ケイ素に変形させ、当該二酸化ケイ素をフッ化水素エッチングで剥ぎ取り、これにより損傷のない単結晶材料を残すことによって損傷を除去することが可能である。また、損傷は、アブレーション、研磨、または同類のものによって除去が可能である。
【００５０】
図２に示すように、表面形状または表面トポロジーは実質的に維持されて、これによりデバイスの反射防止特性およびライトトラップ特性が保たれる。１観点において、結果として得られた実質的に欠陥のないデバイスは、反射防止膜の助けを借りずに、約５００ｎｍ〜約８００ｎｍの範囲の波長を有する入射光の約２５％未満の表面反射率を有することが可能である。別の観点において、結果として得られた実質的に欠陥のないデバイスは、反射防止膜の助けを借りずに、約５００ｎｍ〜約８００ｎｍの範囲の波長を有する入射光の約２０％未満の表面反射率を有することが可能である。更に別の観点において、結果として得られた実質的に欠陥のないデバイスは、反射防止膜の助けを借りずに、約５００ｎｍ〜約８００ｎｍの範囲の波長を有する入射光の約１０％未満の表面反射率を有することが可能である。更なる観点において、結果として得られた実質的に欠陥のないデバイスは、反射防止膜の助けを借りずに、約５００ｎｍ〜約８００ｎｍの範囲の波長を有する入射光の約５％未満の表面反射率を有することが可能である。別の観点において、デバイスは、約３００ｎｍ〜約１２００ｎｍの範囲の少なくとも１つの波長を有する入射光の約５％以下の表面反射率を有することが可能である。反射防止膜は、デバイスの少なくとも１つの表面に配置することが可能であって、さらに反射防止率を改善することにより、効率が改善され得る。
【００５１】
幾つかの観点において、不活性化層（例えば、窒化物）は光電子デバイスの少なくとも１つの表面の上に配置することが可能である。不活性化材料の非限定例には、窒化物、酸化物、アモルファスシリコン、炭化アモルファスシリコンなど、およびそれらの組み合わせを含むものを挙げることができる。１つの具体的な観点において、不活性化領域は、酸化物を含む。更に、前記不活性化領域は、様々な厚さが可能である。１観点において、例えば、不活性化領域は、約１００ｎｍ〜約１μｍの厚さを有する。別の観点において、不活性化領域は、約５ｎｍ〜約１００ｎｍの厚さを有する。更に別の観点において、不活性化領域は、約２０ｎｍ〜約５０ｎｍの厚さを有する。１実施形態において、不活性化領域は、反射防止領域であってもよい。
【００５２】
上記のデバイスは、本発明の原理の適用に関する実施例を示したにすぎないことを理解されたい。数多くの修正および代替のデバイスは、当業者によって本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく考案されるかもしれず、添付の特許請求の範囲はそのような修正および代替のデバイスを網羅することを意図している。従って、本発明は、本発明の最も実用的な実施形態であると現在見なされるものに関連して具体的かつ詳細に上記で説明しているが、これに限定されるものではないが、サイズ、材料、形状、形態、操作機能および操作方法、組み立て、ならびに使用における変化を含む数多くの修正が、本明細書に記載の趣旨および概念から逸脱することなく作成できることは、当業者には明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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