在{110}<100>取向的衬底上的基于半导体的大面积的柔性电子器件的制作方法

文档序号:11101844阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多晶电子器件,包括:

a.柔性的、退火的、多晶粒的金属或合金衬底,其具有相应于{110}<100>的一次再结晶织构或二次再结晶织构,具有小于10度的织构的镶嵌或锐利度;

b.在所述衬底上的至少一个外延的多晶半导体器件层,所述半导体器件层具有相应于单取向的晶体织构。

2.根据权利要求1所述的制品,其中,所述半导体器件层是由来自元素周期表的两个或更多个不同族的元素组成的二元化合物半导体、三元化合物半导体或四元化合物半导体。

3.根据权利要求1所述的制品,其中,所述半导体器件层相应于相同的族内的元素的元素半导体或合金或包括元素周期表的第IB族、第IIIA族和第VIA族的元素的化合物半导体。

4.根据权利要求1所述的制品,其中,所述衬底具有大于10mm的平均晶粒度。

5.根据权利要求1所述的制品,其中,所述衬底的面外织构以小于5°的镶嵌或FWHM为特征。

6.根据权利要求1所述的制品,其中,所述多晶半导体器件层还具有选自由{110}<100>织构、旋转角小于90°的旋转的{110}<100>织构、{100}<100>织构以及旋转角小于90°的旋转的{100}<100>织构组成的组的晶体织构。

7.根据权利要求1所述的制品,还包括在所述衬底上且在所述半导体器件层下的外延缓冲层,所述外延缓冲层选自由金属、合金、氮化物、硼化物、氧化物、氟化物、碳化物、硅化物、与锗的金属间合金或其组合组成的组。

8.根据权利要求7所述的制品,其中,所述外延缓冲层具有相应于{110}<100>或旋转的{110}<100>织构并且具有小于10度的织构的镶嵌或锐利度的晶体织构。

9.根据权利要求7所述的制品,其中,所述缓冲层具有选自由以下组成的组的晶体结构:式AN或AO的岩盐晶体结构,其中A是金属并且N和O相应于氮和氧;式ABO3的钙钛矿晶体结构,其中A和B是金属并且O是氧;式A2B2O7的烧绿石晶体结构,其中A和B是金属并且O是氧;以及式A2O3的方铁锰矿晶体结构,其中A是金属并且O是氧。

10.根据权利要求7所述的制品,其中,所述缓冲层具有选自由以下组成的组的化学式:AxB1-xO和AxB1-xN,其中A和B是不同的金属;AxB1-xNyO1-y,其中A和B是不同的金属;(AxB1-x)2O3,其中A和B是不同的金属;(AxA'1-x)BO3、(AxA'1-x)(ByB'1-y)O3,其中A、A'、B和B'是不同的金属;以及(AxA'1-x)2B2O7、(AxA'1-x)2(ByB'1-y)2O7,其中A、A'、B和B'是不同的金属。

11.根据权利要求7所述的制品,其中,所述氧化物缓冲层选自由以下组成的组:γ-Al2O3(Al2O3的立方形式);SrTiO3、(Sr,Nb)TiO3、BaTiO3、(Ba,Ca)TiO3、LaMnO3、LaAlO3、(La,Sr)MnO3、(La,Ca)MnO3;Bi4Ti3O12;La2Zr2O7、Ca2Zr2O7、Gd2Zr2O7;Y2O3、YSZ;MgO;以及MgAl2O4

12.根据权利要求7所述的制品,其中,所述硅化物缓冲层或与锗的金属间合金相应于具有化学式MSi或MSi2、MSi3、MGe或MGe2、MGe3的层,其中M是选自Ni、Cu、Fe、Ir和Co和它们的合金以及它们的混合物的金属。

13.根据权利要求7所述的制品,其中,所述碳化物缓冲层相应于SiC的立方形式。

14.根据权利要求7所述的制品,其中,所述金属或合金缓冲层是外延层并且选自由Mo、Cr、Nb、W、V、Ta、Ir和它们的合金组成的组。

15.根据权利要求7所述的制品,其中,所述金属或合金缓冲层具有相应于体心立方(BCC)的晶体结构。

16.根据权利要求7所述的制品,其中,所述缓冲层是“在组成上分等级的缓冲层”,包括具有不同的晶格参数的多重缓冲层,以向所述半导体器件层提供良好的晶格匹配。

17.根据权利要求7所述的制品,其中,至少一个缓冲层是导电的。

18.根据权利要求1所述的制品,还包括半导体模板层,以向所述半导体器件层提供良好的晶格匹配。

19.根据权利要求18所述的制品,其中,所述半导体模板层是具有不同的晶格参数的多层的“在组成上分等级的半导体模板”层,以向所述半导体器件层提供良好的晶格匹配。

20.根据权利要求1所述的制品,其中,所述衬底选自由Fe、Mo、Cr、W、Nb和它们的合金以及它们的混合物组成的组。

21.根据权利要求1所述的制品,其中,所述衬底包括铁-硅合金。

22.根据权利要求1所述的制品,其中,所述衬底包括Fe-3%Si合金。

23.根据权利要求1所述的制品,其中,所述衬底具有相应于体心立方(BCC)的晶体结构。

24.根据权利要求1所述的制品,其中,所述金属或合金衬底是多层复合衬底,其中仅顶面具有相应于具有小于10°的镶嵌的{110}<100>的晶体织构。

25.根据权利要求1所述的制品,其中,所述金属或合金衬底是多层复合衬底,其中顶面和底面具有相应于具有小于10°的镶嵌的{110}<100>的晶体织构。

26.根据权利要求1所述的制品,其中,所述电子制品选自由光伏器件、平板显示器、热光伏器件、铁电器件、发光二极管器件、计算机硬盘驱动器器件、基于磁阻的器件、基于光致发光的器件、非易失性存储器器件、介电器件、热电器件和量子点激光器件组成的组。

27.根据权利要求1所述的制品,其中,所述电子器件包括至少一种选自由以下组成的组的器件:双端头器件、三端头器件和多端头器件。

28.根据权利要求1所述的制品,其中,所述电子器件形成平板主动矩阵液晶显示器(AMLCD)和平板主动矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器的部件。

29.根据权利要求1所述的制品,其中,所述电子器件是包括平行于衬底表面的至少一个pn结的光伏器件。

30.根据权利要求29所述的制品,其中,所述光伏器件包括具有平行于所述衬底表面的至少两个且优选三个pn结的多结电池。

31.根据权利要求29所述的制品,其中,所述光伏器件的转换效率大于13%。

32.根据权利要求1所述的制品,其中,所述电子器件由与所述半导体器件层不同的另一结晶组成的排列的纳米点组成,其中纳米点的直径在2-100纳米的范围内。

33.根据权利要求32所述的制品,其中,所述纳米点的80%与所述半导体器件层的法线在60度内排列。

34.根据权利要求1所述的制品,其中,所述半导体器件层选自由以下组成的组:Si、Ge、GaP、GaN、GaAs、CdTe、InP、InAs、InSb、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdTe、HgTe、SixGe1-x、CdHgTe、CuInGaSe2(CIGS)、AlGaAs、GaInP、InGaN、AlInGaP、AlInP、Zn1-yMnyOxTe1-x和GaNxAs1-x-yPy

35.根据权利要求7所述的制品,其中所述缓冲层具有选自由以下组成的组的晶体结构:萤石晶体结构、钙钛矿晶体结构、岩盐晶体结构、烧绿石晶体结构和尖晶石晶体结构。

36.根据权利要求7所述的制品,其中所述缓冲层选自由以下组成的组:混合的岩盐晶体结构、混合的氧氮化物、混合的方铁锰矿结构、混合的钙钛矿以及混合的烧绿石。

37.根据权利要求1所述的制品,其中所述多晶金属或合金衬底中的晶粒度分布和晶粒结构或晶粒形态在所述多晶缓冲层中大体被重复。

38.根据权利要求1所述的制品,其中所述多晶金属或合金衬底中的晶粒度分布和晶粒结构或晶粒形态在所述多晶半导体器件中大体被重复。

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