(57)【要約】【課題】ショットキー電極の形状を工夫することにより変換効率の向上した、ショットキー障壁型の光電変換素子およびその製造方法を提供することである。【解決手段】ショットキー電極と、該ショットキー電極に接して設けられた半導体受光層と、該半導体受光層と接して設けられた透明電極と、を有する構成の光電変換素子であって、該ショットキー電極は、周期的な凹凸構造を有し、該半導体受光層は、該ショットキー電極の凹凸構造を有する面側に接触して配置されており、及び、前記ショットキー電極の凹凸構造の高低差は、隣接する凸部の周期間隔の１／２０以上１／５以下の範囲にあることを特徴とする光電変換素子。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショットキー電極と、該ショットキー電極に接して設けられた半導体受光層と、該半導体受光層と接して設けられた透明電極と、を有する構成の光電変換素子であって、
該ショットキー電極は、周期的な凹凸構造を有し、該半導体受光層は、該ショットキー電極の凹凸構造を有する面側に接触して配置されており、及び、該ショットキー電極の凹凸構造の高低差は、隣接する凸部の周期間隔の１／２０以上１／５以下の範囲にあることを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】
前記ショットキー電極の凸部の周期間隔は、３００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記ショットキー電極の凸部の幅は、該凸部の周期間隔の１／４以上３／４以下の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記ショットキー電極の凸部の周期配列は、点状、線状又は同心状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記ショットキー電極は、金、銀、アルミニウム、銅及び白金のいずれか１つからなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項６】
ショットキー電極を形成する第１工程と、該ショットキー電極上に半導体受光層を形成する第２工程と、該半導体受光層上に透明電極を形成する第３工程と、を有する光電変換素子の製造方法であって、
該ショットキー電極を形成する第１工程は、
アルミニウムを含有する基体表面に規則的に配列した細孔開始点を作製する工程と、
該基体を陽極酸化し、孔を形成する工程と、
該基体上と該孔中に該ショットキー電極となる構造体を形成する工程と、
該基体を除去し、該孔の形状にならった凹凸構造を有する該ショットキー電極を得る工程と、
からなり、及び、
該半導体受光層を形成する第２工程において、該半導体受光層は、該ショットキー電極の凹凸構造が設けられている側に形成されることを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項７】
前記ショットキー電極を形成する第１工程において、該ショットキー電極の凹凸構造は、フォトリソグラフィ法によって形成されることを特徴とする請求項６に記載の光電変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショットキー障壁型の光電変換素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子には、半導体のｐｎ接合やｐ−ｉ−ｎ接合、又は半導体−金属のショットキー接合を用いた太陽電池等がある。そして単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池等は実用化が進んでいる。一般に、光電変換素子の変換効率を高めるには、光吸収層である半導体層を厚くして、膜中における光路長を長くすることが求められる。しかし、太陽電池として用いた場合は、その表面積が大きいため、光吸収層を厚くすると重量が重くなり、また材料が余分に必要になる。そこで、光電変換素子の軽量化、省資源化を図るために光電変換素子の変換効率を高めることが求められている。
【０００３】
高効率化を図る一つの手段として、金属表面に形成される表面プラズモンを利用した効率改善が考えられる。金属表面に表面プラズモンを励起すると、金属表面近傍の狭い領域に、空間的に局在し入射光の電場よりも数十から数百倍に増強された電場が生じる。表面プラズモンが励起された金属表面近傍に半導体受光層を配置することで、増強電場によりキャリアを大量に励起することができ、変換効率を高めることが可能となる。表面プラズモンには伝播型と局在型の２つの種類がある。伝播型の表面プラズモンは、プリズムを用いた全反射減衰（ＡＴＲ）法や、金属表面に周期構造を設けることによって励起される。局在型の表面プラズモンは、閉じた表面を持つ金属微粒子等で励起される。受光素子において、表面プラズモンを励起し、その増強電場を利用するには、素子を構成する一金属表面に凹凸構造を形成し伝播型の表面プラズモンを形成する構成か、もしくは素子内に金属微粒子等を配置し局在型の表面プラズモンを形成する構成が考えられる。
【０００４】
素子を構成する一金属表面に凹凸構造を形成した受光素子としては、ショットキー障壁型受光素子において、ショットキー電極である金属シリサイドに凹凸構造を設ける構成が提案されている（特許文献１）。凹凸構造の高低差、及び凹部と凸部の間隔は、ショットキーバリアを越えるホットキャリアの平均自由行程と同程度かそれ以下としており、具体的には１０ｎｍ程度かそれ以下である。
【０００５】
素子内に金属微粒子を配置した受光素子としては、次のことが提案されている。即ち、光電変換層を透過した光エネルギーを、素子内に配置した金属微粒子により局在型の表面プラズモンによる増強電場に変換して、再度電気エネルギーの生成に寄与させることにより変換効率の改善を図る構成である（特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−１６４９１８号公報
【特許文献２】特開２００６−６６５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１においては、上述したように、ショットキー電極の凹凸構造の高低差、及び凹部と凸部の間隔が、ホットキャリアの平均自由行程と同程度かそれ以下と規定されている。伝播型の表面プラズモンを励起するには、光の波長程度の周期間隔を有する凹凸構造が必要であり、特許文献１の構成では表面プラズモンを励起することが難しい。
【０００７】
特許文献２においては、局在型の表面プラズモンを形成する金属微粒子が光電変換層に接して配置されている。光電変換層で生成される電気エネルギーを、金属微粒子を介して外部に取り出そうとすると、光電変換層との接触抵抗が大きく、エネルギーの損失が生じてしまう。そのため、光電変換層で生成される電気エネルギーを効率的に外部に取り出すために、光電変換層が別途電極と接触する領域も必要である。つまり、金属微粒子による増強電場を最大限活用しようとすると、光電変換層と金属微粒子が全ての領域において接続されていることが望ましいが、そうすると光電変換層が電極と接触する領域が減り、電気抵抗が増加してしまう問題があった。逆に電気抵抗を減らすために光電変換層が電極と接触する領域を増すと、金属微粒子と接触する領域が減り、増強電場による効果を得ることが難しくなる問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ショットキー電極の形状を工夫することで、変換効率の向上した、ショットキー障壁型の光電変換素子およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題は本発明の以下の構成により解決出来る。
【００１０】
本発明は、ショットキー電極と、該ショットキー電極に接して設けられた半導体受光層と、該半導体受光層と接して設けられた透明電極と、を有する構成の光電変換素子であって、該ショットキー電極は、周期的な凹凸構造を有し、該半導体受光層は、該ショットキー電極の凹凸構造を有する面側に接触して配置されており、及び、前記ショットキー電極の凹凸構造の高低差は、隣接する凸部の周期間隔の１／２０以上１／５以下の範囲にあることを特徴とする。
【００１１】
また、前記ショットキー電極の凸部の周期間隔は、３００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とする。
【００１２】
また、前記ショットキー電極の凸部の幅は、前記凸部の周期間隔の１／４以上３／４以下の範囲にあることを特徴とする。
【００１３】
また、前記ショットキー電極の凸部の周期配列は、点状、線状又は同心状であることを特徴とする。
【００１４】
また、前記ショットキー電極は、金、銀、アルミニウム、銅及び白金のいずれか１つからなることを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明は、ショットキー電極を形成する第１工程と、該ショットキー電極上に半導体受光層を形成する第２工程と、該半導体受光層上に透明電極を形成する第３工程と、を有する光電変換素子の製造方法であって、該ショットキー電極を形成する第１工程は、アルミニウムを含有する基体表面に規則的に配列した細孔開始点を作製する工程と、該基体を陽極酸化し、孔を形成する工程と、該基体上と該孔中に該ショットキー電極となる構造体を形成する工程と、該基体を除去し、該孔の形状にならった凹凸構造を有する該ショットキー電極を得る工程と、からなり、及び、該半導体受光層を形成する第２工程において、該半導体受光層は、該ショットキー電極の凹凸構造が設けられている側に形成されることを特徴とする。
【００１６】
また、前記ショットキー電極を形成する第１工程において、該ショットキー電極の凹凸構造は、フォトリソグラフィ法によって形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、変換効率の向上したショットキー障壁型の光電変換素子を提供出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態に関わる発光素子について、図を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
本発明の半導体受光素子は、ショットキー障壁型の半導体受光素子である。それは、表面プラズモンを形成し得る周期的な凹凸構造を有するショットキー電極と、該電極の凹凸構造を有する面側に接触して配置された半導体受光層と、該半導体受光層に接触して配置された透明電極と、を備えている。前記ショットキー電極の凹凸構造の高低差が、隣接する凸部の周期間隔の１／２０から１／５であることを特徴とする。ショットキー電極の凹凸構造の高低差を、凹凸構造の周期間隔の１／２０から１／５にすることで、凹凸構造の凸部上端表面と、凹凸構造の間隙の両方に増強電場が形成され、凹凸電極に接触して配置された半導体受光層を余すことなく励起することが出来る。そのため、変換効率の向上したショットキー障壁型の半導体受光素子を提供することが可能となる。
【００２０】
図１及び図５に示すような、周期的な凹凸構造を有する金属膜表面に光を入射すると、凹凸構造で散乱された光は金属膜表面の自由電子の粗密波である表面プラズモンを励起し、金属凹凸構造の表面付近には入射光の電場強度よりも増強された電場が形成される。表面プラズモンにより電場が集中する領域は「ホットサイト」と呼ばれる。特に、金属膜表面に図１及び図５に示すような周期的な凹凸構造を形成した場合、２種類の共鳴モードが励起される可能性があり、それぞれ異なる領域にホットサイトを形成する。それぞれの共鳴モードが励起される強度は、凹凸構造高低差ｈによって変化する。形成される共鳴の１つは図４（ａ）に示したように、金属上端のエッジを結んだ増強電界を形成する共鳴であり、以下この共鳴モードを共鳴１と表す。共鳴１では、ホットサイトは凹凸構造の凸部上端表面付近、特に凹凸構造上端のエッジに存在する。図２に凹凸金属電極として銀を、隣接半導体受光層としてＳｉを用いた場合の、凹凸構造高低差ｈ（以後ｈと略記）と増強電場強度の関係を示す。共鳴１の増強電場強度は、ｈが大きくなるにつれて増大し、隣接する凸部の周期間隔（以降ピッチＰと表す）の１／５程度になると飽和し、ｈの影響を受けなくなる。これは、ｈが０に近い場合はフラットな金属表面と変わりないため表面プラズモンは励起されず、ｈが高くなるにつれて表面プラズモンが形成され、ｈがある程度大きくなると無限長の空孔が空いた場合に近似され飽和するためである。よって、強く励起された共鳴１を形成するには、凹凸構造高低差ｈがピッチＰの１／２０程度以上であればよい。
【００２１】
形成されるもう一つの共鳴は、図４（ｂ）に示したように、局在電場が金属の凹凸部の底と頂点を結ぶ共鳴であり、以下この共鳴モードを共鳴２と表す。共鳴２のホットサイトは、凹凸構造の間隙と電極の頂点に形成される。図２に示したように、共鳴２の増強電場強度はｈによって大きく変化し、ｈが０に近い場合は共鳴１と同様にフラットな金属表面と変わりないため表面プラズモンは励起されず、ｈが大きくなるにつれて強度は増大し、ピッチＰの１／８程度になった時に最大となる。更にｈを大きくすると増強電場強度は減少し０となる。これは、共鳴２の共鳴が励起されるには、局在電場が金属の凹凸部の底と頂点を結ぶことが必要であるため、ｈが大きくなりすぎると、底と頂点を結ぶ電場が形成できなくなるためである。よって、共鳴２を励起するのに適した凹凸構造高低差ｈの範囲が存在する。
【００２２】
ここで、本発明における半導体受光層が入射光によって励起され光電流に変換される過程には、二つの種類が存在する。一つは、素子上部から入射した光が直接半導体受光層１２を励起し、光電流を生じる過程であり、以下過程１と表す。もう一つは、半導体受光層１２に吸収されずに透過した光が、凹凸電極１３によって上述の共鳴１と共鳴２の表面プラズモンに基づく増強電場に変換され半導体受光層１２を励起し、光電流を生じる過程であり、以下過程２と表す。検出される光電流は、上記の過程１と過程２が足し合わされたものとなる。電極が完全に平坦である場合、つまりｈ＝０の場合は、表面プラズモンは形成されず、過程１のみに基づく光電流が検出される。ｈ＞０になると、表面プラズモンが形成され、過程２による励起過程が加わるが、ｈがＰに対して小さい場合（０＜ｈ＜Ｐ／２０）は、表面プラズモンはわずかに形成されるのみであって、増強電場は弱い。そのため、過程１に対して、過程２に基づく光電流の絶対量が小さく、電極を凹凸構造とすることによる有意な効果は光電流値の値としては現れない。ｈが更に大きくなり、隣接する凸部の周期間隔Ｐの１／２０以上になると、過程２の表面プラズモン励起による光電流の増分が、検出される光電流の値に有意な効果として現れてくる。ｈがＰ／８程度になると、共鳴２による励起強度が最大となるため、検出される光電流値の増分も最大となる。ｈを更に大きくすると共鳴２が減衰し、ｈ＝Ｐ／５程度を境界にして共鳴２に基づく光電流の増分が有意な効果として検出されなくなる。よって、過程２の表面プラズモン励起に基づく光電流の増分は、共鳴１と共鳴２の表面プラズモンが共に形成されるＰ／２０＜ｈ＜Ｐ／５の範囲で有意な値として検出される。以上の理由により、本発明では電極の凹凸構造の高低差ｈが、隣接する凸部の周期間隔Ｐの１／２０から１／５であることが好ましい。更には、ｈの値は隣接する凸部の周期間隔Ｐの１／８であることがより好ましい。
【００２３】
上述の共鳴１と共鳴２の二種類の共鳴モードを同時に励起することにより、共鳴１のみの場合に比べてブロードな波長域でプラズモン共鳴を励起することが出来る。この理由は以下の通りである。共鳴１、共鳴２に対応する共鳴波長をそれぞれλ１、λ２と表すと、低次の共鳴モードについてそれぞれ、λ１＝ｎｅｆｆ１Ｐ、λ２＝ｎｅｆｆ２Ｐと表すことが出来る。ここでｎｅｆｆ１、ｎｅｆｆ２はそれぞれの実効屈折率であり、一般に金属の誘電率εｍと隣接層の誘電率εｄにより、ｎｅｆｆ＝［εｍεｄ／（εｍ＋εｄ）］１／２と表される。しかし、共鳴２の方がより金属電極内部に侵入した環境下にあるため、実効屈折率がわずかに金属寄りになり、ｎｅｆｆ１＜ｎｅｆｆ２となる。結果、共鳴波長はλ１＜λ２となり、共鳴２の方が共鳴１に比べて共鳴波長が大きくなる。図３に、凹凸ショットキー電極として銀、隣接半導体受光層としてＳｉを用いた場合の、ピッチＰと共鳴波長λ１、λ２との関係を示す。共鳴１と共鳴２の共鳴波長が異なる為、二種類の共鳴モードを同時に励起することにより、共鳴１のみの場合に比べてブロードな波長域で共鳴が生じる。
【００２４】
本発明は、電極の凹凸構造の周期間隔Ｐを、入射光波長に対応した任意の値にして入射光をセンシングし、電場に変換する。ここで、可視域から近赤外領域の波長の光と表面プラズモン共鳴を形成して、電気エネルギーに変換出来るように、電極の凹凸構造の周期間隔は、３００ｎｍから１２００ｎｍの範囲であることが好ましい。図３に示すように、隣接する凸部の周期間隔Ｐを変えることにより共鳴波長を可視域から赤外領域まで自由に変化させることが出来る。
【００２５】
更に、共鳴１は金属上端のエッジを結んだ増強電界を形成する共鳴である。このため、凹凸構造の凸部の幅Ｗが凹凸構造の周期間隔Ｐの１／４より小さくなると、凸部の幅が狭すぎて金属上端のエッジを結んだ増強電界が形成しにくくなり、共鳴１に基づく増強電界は著しく低下する。従って、凹凸構造を有する電極の凸部の幅Ｗは、前記凹凸構造の周期間隔Ｐの１／４以上であることが好ましい。共鳴２は金属上端と電極間の底を結んだ増強電界を形成する共鳴である。このため、凸部の幅Ｗが凹凸構造の周期間隔Ｐの３／４より大きくなると、凹凸構造の間隙が狭すぎて金属上端と電極間の底を結んだ増強電界が形成できなくなり、共鳴２に基づく増強電場は著しく低下する。従って、凹凸構造を有する電極の凸部の幅Ｗは、前記凹凸構造の周期間隔Ｐの３／４以下であることが好ましい。更には、凸部の幅Ｗが凹凸構造の周期間隔Ｐの１／２である場合、電極凸部の端部が等間隔に並ぶため、共鳴１と共鳴２は共に最も強く形成される。以上から、凹凸電極の凸部の幅は、前記凸部の周期間隔Ｐの１／４から３／４であることが好ましく、更には１／２であることがより好ましい。
【００２６】
凹凸構造を有する電極の凸部は、点配列、同心円配列、線配列又は多角形配列であることが好ましい。図５に示したように、金属電極のパターン形状としては、次のものが挙げられる。即ち、ａ）電極表面に点配列の空孔を有する形状、ｂ）電極表面に凹凸突起を有する場合、ｃ）線状のパターンを有する場合、ｄ）多角形のパターンを有する場合、ｅ）同心円状のパターンを有する場合である。表面プラズモンを励起するには、入射光の偏光面がパターン形状に沿っている必要があり、ａ）及びｂ）の点配列の場合は、そのピッチに沿って、低次の共鳴から高次の共鳴まで励起される。ｃ）の線状のパターンの場合では、パターンに沿った一方向の偏光を有する光においては表面プラズモンを励起出来る。だがそれ以外の方向の偏光を有する光については、表面プラズモンを励起することができない。ｄ）の多角形のパターンを有する場合では、多角形のある一辺に沿った方向の偏光を有する光において表面プラズモンを励起出来る。ｅ）の同心円状のパターンの場合、太陽光などのランダムな偏光を持つ入射光に対しても必ず共鳴することが出来る。また、凸部の断面形状が長方形や正方形等であって凸部のエッジが急峻である場合に最も表面プラズモンが強く励起されるが、本発明は特にこの形状に限定されるものではなく、凸部が錘状であったり、凸部のエッジが丸みをおびていたりしても構わない。
【００２７】
表面プラズモンを強く励起するため、凹凸構造を有する電極は金、銀、アルミニウム、銅及び白金のいずれかであることが好ましい。
【００２８】
次に、本発明の光電変換素子を製造する工程について説明する。まず、ショットキー電極を製造する。アルミニウムを含有する基体表面に規則的に配列した細孔開始点を作製する。次に、前記基体を陽極酸化し、孔を形成する。次に、前記基体上と前記孔中に前記ショットキー電極となる構造体を形成する。最後に、前記基体を除去することで、前記孔の形状を反映した凹凸構造を有する前記ショットキー電極を得る。以上のようにして形成されたショットキー電極の凹凸構造のある側に、スパッタリング法等を用いて半導体受光層を堆積させ、ショットキー接合を形成する。最後に、前記半導体受光層上に透明電極を形成することで、本発明の光電変換素子が出来上がる。また、凹凸構造を有するショットキー電極を形成する方法としては、前記の陽極酸化法以外にもフォトリソグラフィ法等を使用することも可能である。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は以下に限定されるものではない。
【００３０】
（実施例１）
本実施例では、陽極酸化法による細孔を用いて凹凸構造を有する電極を作製する場合の、本発明の光電変換素子の実施例を示す。以下に、本実施例における光電変換素子の製造方法について、図６を用いて詳細に説明する。工程は以下の（ａ）〜（ｆ）からなる。
【００３１】
（ａ）アルミニウム薄膜形成工程
Ｓｉ基板６３上に、下地層６２として導電性皮膜（Ｔｉ）を５ｎｍ付与した後に、異種金属（Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷのうち少なくとも１種類）を添加したアルミニウム薄膜６１を１００ｎｍ成膜する。
【００３２】
（ｂ）細孔形成開始点形成工程
続いてアルミニウム薄膜６１の表面に、ＦＩＢ（集束イオンビーム）加工装置を用いて、細孔形成開始点６４を形成する。加工条件は、イオン種としてＧａを用い、加速電圧は３０ｋＶ、イオン電流３ｐＡとし、一点での照射時間は１０ミリ秒とする。開始点のパターン形状は、間隔４００ｎｍで正方格子状のパターンの繰り返しとする。細孔形成開始点６４は、他にスタンパ−、電子線ビームリソグラフィ等の方法によっても形成出来る。更に、細孔形成開始点６４を任意のパターンにすることにより、点状、線状、同心状の周期配列を有する凹凸電極６７を作製することが出来る。
【００３３】
（ｃ）細孔形成工程
陽極酸化装置を用いてアルミニウム薄膜６１に陽極酸化処理を施すことにより、アルミニウム薄膜６１が陽極酸化皮膜６６となり、細孔形成開始点６４から基板に対して垂直に細孔６５が形成される。酸電解液は０．３Ｍシュウ酸水溶液を用い、恒温槽により溶液を３℃に保持し、陽極酸化電圧は４０Ｖとする。陽極酸化後にポアワイド処理を施す。ポアワイド条件として５ｗｔ％リン酸溶液中に、３０分間浸し、細孔径を適宜拡大するとともに、細孔６５の壁面にあった突起物を除去し壁面の直線性を改善する。結果、細孔径２００ｎｍ、細孔間隔は４００ｎｍ、細孔深さ５０ｎｍの細孔６５を形成する。陽極酸化条件を適宜選択することにより、細孔深さを変化させることができる。また、ポアワイド条件を適宜選択することにより、細孔径を変化させることが出来る。
【００３４】
（ｄ）凹凸電極形成工程
前記細孔６３に、めっきにより凹凸電極６７として銀を充填する。めっき物が細孔に充填された後も連続してめっきを行い、前記陽極酸化皮膜６６をめっき物で被覆し、凹凸電極６７とする。めっきによる金属の充填方法としては、電解めっき、無電解めっき等を用いることが可能である。他の金属の充填方法としては、スパッタリング法を用いてもよい。
【００３５】
（ｅ）凹凸電極剥離工程
めっき後に１０ｗｔ％ＮａＯＨにて陽極酸化皮膜６２をエッチングすることにより、凹凸電極６７が得られる。凹凸パターンは、隣接する凸部の周期間隔Ｐが４００ｎｍ、電極の凸部の幅Ｗが２００ｎｍ、凹凸構造高低差ｈが５０ｎｍとなっている。
【００３６】
（ｆ）素子化工程
以上の工程により作製される凹凸銀電極６７に、ｐ型Ｓｉ６８をスパッタリング法により４００ｎｍ堆積し、凹凸電極６７とショットキー接合を形成する。続いて透明電極６９としてＩＴＯを堆積し、素子とする。
【００３７】
以上の工程により作製される光電変換素子は、電極に凹凸構造をもたない従来の構成の光電変換素子に比べて、検出される光電流値が０．５％以上大きくなる。
【００３８】
（実施例２）
本実施例は、フォトリソグラフィにより凹凸構造を有するショットキー電極を作製する場合の、本発明の光電変換素子の実施例を示す。以下に、本実施例における光電変換素子の製造方法について詳細に説明する。
【００３９】
まず、銀電極上にネガ型のフォトレジストを塗布し、穴の直径２００ｎｍ、間隔４００ｎｍの正方格子状のパターンマスクを用いて露光、現像する。穴の深さが５０ｎｍとなるようにエッチングし、最後に残存フォトレジストを除去して、穴の直径２００ｎｍ、間隔４００ｎｍ、深さ５０ｎｍの正方格子状の凹凸パターンを有する銀電極を得る。得られる凹凸銀電極にｐ型Ｓｉをスパッタリング法により４００ｎｍ堆積し、銀電極とショットキー接合を形成する。続いて上部透明電極としてＩＴＯを堆積し、素子とする。
【００４０】
以上の工程により作製される光電変換素子は、電極に凹凸構造をもたない従来の構成の光電変換素子に比べて、検出される光電流値が０．５％以上大きくなる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、太陽電池や赤外線センサーなどの光電変換素子として用いることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の光電変換素子の、（ａ）断面図及び（ｂ）平面図を示す模式図である。
【図２】凹凸構造高低差ｈと増強電場強度の関係を示すグラフである。
【図３】隣接する凸部の周期間隔Ｐと共鳴波長の関係を示すグラフである。
【図４】共鳴モードと局在電場の関係を示す模式図である。
【図５】本発明の光電変換素子の、凹凸電極の周期配列のパターンを示す模式図であり、各々上図が断面図、下図が平面図である。
【図６】本発明の光電変換素子の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１  透明電極
１２  半導体受光層
１３  電極
４１  局在電場
４２  金属
５１  電極
６１  アルミニウム薄膜
６２  下地層
６３  基板
６４  細孔形成開始点
６５  細孔
６６  陽極酸化皮膜
６７  凹凸電極
６８  ｐ型Ｓｉ
６９  透明電極
Ｐ    隣接する凸部の周期間隔
Ｗ    凸部の幅
ｈ    凹凸構造の高低差
【図１】
2008053615.tif 000003
【図２】
2008053615.tif 000004
【図３】
2008053615.tif 000005
【図４】
2008053615.tif 000006
【図５】
2008053615.tif 000007
【図６】
2008053615.tif 000008