描述了几何二极管、方法和器件应用。制造几何二极管，该几何二极管包括由具有平衡移动电荷密度的电导体材料形成器件主体，并且具有器件表面配置。该材料包括具有平均自由程长度的载流子平均自由程，器件主体尺寸基于所述平均自由程长度来选择，以用作第一和第二电极之间、由器件表面配置界定的导电路径，器件表面配置关于从第一电极到第二电极的正向方向上的电流正向流动相比于从第二电极到第一电极的反向方向上的反向电流流动是不对称的。系统包括用于接收电磁辐射的天线，以及与天线耦接的几何二极管，用于接收电磁辐射以便产生电响应。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求2008年7月18日提交的第61/081，912号美国临时申请的优先权，其 内容以引用方式并入本文。概述描述了几何二极管、方法和器件应用。制造几何二极管，该几何二极管包括由具 有平衡移动电荷密度的电导体材料形成器件主体，并且具有器件表面配置。该材料包括具 有平均自由程长度的载流子平均自由程，并且器件主体尺寸基于所述平均自由程长度来选 择，以用作第一和第二电极之间、由器件表面配置界定的导电路径，器件表面配置关于从第 一电极到第二电极的正向方向上的电流正向流动相比于从第二电极到第一电极的反向方 向上的反向电流流动是不对称的。系统包括用于接收电磁辐射的天线，以及与天线耦接几 何二极管，用于接收电磁辐射以产生电响应。
技术介绍
本公开主要涉及呈现二极管行为的器件的领域，尤其涉及几何二极管器件、方法 以及相关应用，其中，几何二极管是由导电材料构成的。现有技术包含了很多在各种应用中呈现二极管行为的器件的示例。大多数情况 下，二极管是利用半导体材料形成的。如将要看到的，在本文中，申请人认为出于多种原因， 使用半导体材料是有问题的。在现有技术中，大多数二极管是平行板/夹层型几何结构，这导致板之间的大量 电容。这个电容导致大的RC时间常数，这往往限制了二极管的响应时间。减少器件的物理 尺寸有益地减少了电容，然而，相应的减小尺寸会增加器件的阻抗。这些问题将在下面一个 或多个适当位置处进一步解决。申请人:认为，半导体材料的半导体能隙从根本上限制了半导体光伏电池的转换效 率，使得低于禁带能量的光子被淘汰或浪费掉，并且高于禁带能量的这些光子至多产生禁 带的能量。多结电池改善这个问题，但是具有其自身的局限性。申请人进一步认为，如果能 够替代地以与电源整流交流电源相同的方式来整流辐射的电磁能量，那么至少原则上能够 获得接近100 %的转换效率。如果使用低成本的薄膜技术能够实现这种整流，那么这将是太 阳能电池技术的革命性进步。然而，申请人没有获知任何具有确认能够实用的转换效率的 光伏整流器的报告。此外，据认为，这方面的主要障碍是由于将在下面适当位置提出的、二 极管本身的各种原因。关于半导体器件的主要关注涉及制造成本，因为其需要相对复杂的制造工序，如 将在下文中在一个或多个适当位置所更加详细讨论的那样。Song等人在第7，224，026号美国专利(下文中称为Song专利)中公开了使用半 导体材料的最新方法。其所描述的器件的操作看起来是以穿过耗尽层的形成的通道宽度的 调制为前提。Song自己在多篇文献论文中特别地提出采用不同方法，包括1998年4月27日在Wiysical Review Letters中发表的“非对称微结中的非线性电子传输弹 道整流器(Nonlinear Electron Transport in an Asymmetric Microjunction :A Ballistic Rectifier)，，；2002 年 4 月 22 日在 Applied Physics A 中发表的"Electron Ratchet Effect in Semiconductor Devices and Artificial Materials with Broken Centrosymmetry (具有破损中心对称的半导体器件和人工材料中的电子棘轮效 应)，，；以及 2004 年在 Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology 中发表的 "Room-Temperature Ballistic Nanodevices (室温弹道纳米器件)”(以下称为 Song 论 文)。然而，Song论文仍然是依赖于半导体材料的使用，这不适合于下面所描述的应用。另一个最新方法出现在第6，563，185号美国专利中(以下称’ 185专利)，其中描 述了金属-绝缘体-金属电子隧道基器件。虽然’ 185专利通过使用金属/绝缘体分层技 术提供了相对于当时存在的现有技术的较大优势，但是申请人认为本申请提供了更进一步 的优势。相关技术及其相关限制的上述例子旨在说明性，而非排他性。对于本领域技术人 员来说，通过阅读说明书和研究附图，相关技术的其他局限性将变得显而易见。参考文献通过上面合并的第61/081，912号美国临时专利申请引用以下材料。1. "Metal-Insulator Diodes for Solar Energy Conversion (用于太阳能转换 的金属-绝缘体二极管)”，Blake J. Eliasson，科罗拉多州大学博士论文，2001。2. R. Corkish, 1, M. A. Green 禾口 T. Puzzer, “ Solar energy col lection by antennas (通过天线采集的太阳能)”，Solar Energy，第73卷，第6期，2002年12月，第 395-401 页。3. "Solar cells using arrays of optical rectennas (MiW 天线阵列的太阳能电池)”，美国专利申请20070240757，2007年10月18日，Ren ；Zhifeng寸。4. "Photovoltaic Technologies Beyond the Horizon :0ptical Rectenna Solar Cell Final Iteport (超越地平线的光伏技术光学硅整流二极管天线太阳能电池的最终报 告)”，B.Berland,2003 年 2 月 NREL/SR-520-33263。。5. "Detectors at the Intersection of Photons and ElectromagneticFields or, Where Einstein Meets Maxwell (在光子和电磁场交叉处的探测器，或爱因斯坦遇到麦 克斯韦的地方)”，特邀报告，B.Eliasson*G.Moddel，Spring Meeting of the Materials Research Society (材料研究学会的春季会议)，美国旧金山，2005年3月观日_4月1日。6. N. W. Ashcroft 禾口 N. D. Mermin， Solid State Physics(Holt, Rinehart and Winston, 1976)，第 38 页，51-52。7· Μ· C. Tringides、M Jatochowski 禾口 Ε· Bauer, "Quantum size effects in metallic nanostructures (金属纳米结构中的量子尺寸效应)” Physics Today, 2007年4 月，第50页。8. Hiratsuka, Y.等，"Controlling the direction of kinesin-driven microtubule movements along micro 1 ithographic tracks (沿着微光亥Ij 轨迹控制 kinesin 驱动微管运动的方向)”，Biophysical Journal, 81,本文档来自技高网...
【技术保护点】
几何二极管，包括： 由具有平衡移动电荷密度的导电材料形成的器件主体，所述器件主体形成有器件表面配置，所述材料进一步特征在于，载流子平均自由程具有平均自由程长度，并且所述器件主体具有基于所述平均自由程长度来选择的器件尺寸；以及 在所述器件主体上限定的至少一对第一和第二电极，使得所述器件主体用作所述第一和第二电极之间的导电路径，其中，通过所述器件表面配置界定所述导电路径，并且所述器件表面配置关于从所述第一电极到所述第二电极的正向方向上的电流正向流动相比于从所述第二电极到所述第一电极的反向方向上的反向电流流动在物理上是不对称的，使得在不需要在所述导电材料中形成耗尽层以产生电流大小的差异的情况下，作为所述电极对之间电压的函数的所述第一电极和所述第二电极之间的所述正向方向上的电流大小不同于所述反向方向上的电流大小。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：加勒特·莫代尔，
申请(专利权)人：科罗拉多大学董事会，法人团体，
类型：发明
国别省市：US
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