提供一种用于在基板之间转移电子电荷、热或光的结构和方法。该结构包括彼此分开的第一基板和第二基板，以及将第一基板和第二基板连接在一起的多个局部间隔物。所述局部间隔物中的至少一个具有小于350nm的横向尺寸。第一基板和第二基板之间的亚微米间距被配置为提供第一基板和第二基板之间的载流子隧穿、热转移或光转移。该方法将电荷载流子、热或光提供至第一基板，该第一基板通过上述的至少一个局部间隔物与第二基板分开，其跨过第一基板和第二基板之间的由所述至少一个局部间隔物形成的亚微米间隙将电荷载流子从第一基板隧穿至第二基板或者将热从第一基板耦合至第二基板或者将光从第一基板耦合至第二基板。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于从一个基板到另一个基板的电能转移、光能转移和热能转移的基板器件集成的领域。
技术介绍
在过去的十年里，针对各种应用，尤其是在量子电子学或光电子学中，对自组装于 表面上的纳米级微粒、纳米点、或量子点进行了研究。例如，已知，当在Si (100)表面沉积Ge时，Ge纳米点自然地形成在该表面上，从而减少弹性应变的积累并且使能量最小化。这种效果在本领域被称为史传斯基一克拉斯担诺夫(SK)生长模式。已经生长了高度为4nm至15nm并且宽度或直径为20nm至30nm的Ge纳米点。已经在SixGeh氧化物膜上生长了在4nm的尺寸范围内的Ge纳米点。还使用阳极氧化铝薄膜掩膜并且通过利用胶乳纳米球作为掩膜的Ge的沉积，展示了 Si上的Ge纳米点。使用阳极氧化铝薄膜制备了在8nm的高度范围内的Ge纳米点。纳米球光刻法制备了在30nm的尺寸范围内的Ge点。虽然不如自组装方法那样具有吸引力，但是这些方法可以实现比自组装方法更好的对纳米点的空间和尺寸分布的控制。因此，最近出现了用于在Si上形成空间受限的小(高度大约为50nm或更小)的纳米点的技术。也展示了其它材料系统中的纳米点。例如，在SixGei_x或应变Si上展示了自组织的铁硅化物纳米点。近来，在氧化的Si上生长了高度或直径为3nm那样小的硅化物纳米点。使用Si作为抗表面活性物质在Ala 15Ga0.85N上将高带隙材料GaN生长为2nm至3nm的点。类似地，在GaAs基板上生长了 InAs纳米点。尽管材料生长得到了发展并且对纳米点形成有所了解，但纳米点的应用主要是针对其中纳米点是有源元件的电子和光电子器件。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，提供了一种用于基板之间电子转移的器件结构。该器件结构包括彼此分开的第一基板和第二基板以及将第一基板和第二基板连接在一起的多个局部间隔物，并且该多个局部间隔物中的至少一个具有小于350nm的横向尺寸。第一基板与第二基板之间的亚微米间距被配置为提供第一基板和第二基板之间的载流子的隧穿。在本专利技术的一个实施例中，提供了一种用于基板之间光子转移的器件结构。该器件结构包括彼此分开的第一基板和第二基板以及将第一基板和第二基板连接在一起的多个局部间隔物，并且该多个局部间隔物中的至少一个具有小于350nm的横向尺寸。第一基板与第二基板之间的亚微米间距被配置为提供第一基板和第二基板之间的光子的隧穿。在本专利技术的一个实施例中，提供了一种用于基板之间热转移的器件结构。该器件结构包括彼此分开的第一基板和第二基板以及将第一基板和第二基板连接在一起的多个局部间隔物，并且该多个局部间隔物中的至少一个具有小于350nm的横向尺寸。第一基板与第二基板之间的亚微米间距被配置为提供第一基板和第二基板之间的热转移。在本专利技术的一个实施例中，提供了一种基板至基板的耦合结构。该耦合结构包括第一基板和与第一基板分开了亚微米距离的第二基板，该亚微米距离被配置为从第一基板和第二基板中的一个至另一个耦合电载流子或热。该耦合结构包括将第一基板和第二基板连接在一起的多个自组装纳米点。该自组装纳米点是通过在第一基板上生长纳米点的材料而形成的。在本专利技术的一个实施例中，提供了一种用于在基板之间转移电子电荷的方法，包括(I)向第一基板提供电荷载流子，第一基板通过具有小于350nm的横向尺寸的至少一个 局部间隔物与第二基板分开；(2)跨过第一基板和第二基板之间的由至少一个局部间隔物形成的亚微米间隙，将电荷载流子从第一基板隧穿至第二基板。在本专利技术的一个实施例中，提供了一种用于在基板之间转移热的方法，包括(I)向第一基板提供热，第一基板通过具有小于350nm的横向尺寸的至少一个局部间隔物与第二基板分开；(2)跨过第一基板和第二基板之间的由至少一个局部间隔物形成的亚微米间隙，将热从第一基板耦合至第二基板。应该明白，以上对本专利技术的概述以及以下的详细描述均是示例性的，而不是对本专利技术的限制。附图说明结合附图参考以下的详细描述可以更好地理解本专利技术及其优点，并且由此可以更容易地获得对本专利技术及其伴随的很多优点的更加全面的理解。在附图中图I是描述根据本专利技术的一个实施例的器件结构的示意图，该器件结构利用纳米点形成将两个基板彼此分开的间隙并且适合于基板之间的电子隧穿；图2是类似于图I的描述根据本专利技术的一个实施例的器件结构的示意图，该器件结构利用Ge纳米点形成将P型Si基板与η型Si基板分开的间隙；图3是示出具有SAND构造的Si基板的俯视图的SEM显微图；图4是示出具有NSAND构造的Si基板的俯视图的SEM显微图；图5是描述根据本专利技术的一个实施例的器件结构的示意图解图，该器件结构利用纳米点形成将两个基板彼此分开的间隙，其中，纳米点在两个基板中的一个基板的绝缘区域接合至该基板；图6是描述用于制造本专利技术的某些SAND和NSAND构造的方法的流程图；图7是描述根据本专利技术的一个实施例的器件结构的示意图解图，该器件结构利用纳米点将具有不同的热膨胀性能的基板机械地附接；图8是描述根据本专利技术的用于制冷和能量转换的热隧穿器件的示意图解图；图9是描述根据本专利技术的热光伏器件的示意图解图；图10是描述根据本专利技术的真空热电子发射器件的示意图解图IlA是描述根据本专利技术的光子耦合器器件的示意图解图；图IlB是描述根据本专利技术的另一个光子耦合器器件的示意图解图。具体实施例方式在本专利技术的一个实施例中，提供自组装和/或非自组装纳米点作为“局部间隔物”，以实现针对各种电子和能量转换应用的纳米间隙分离。现在参考附图，其中，贯穿多个附图，相同的附图标记指示相同的或对应的部分。在图I中，图I描述了根据本专利技术的一个实施例的器件结构2，该器件结构2利用纳米点4形成将基板8和10彼此分开的间隙6。间隙6 (由纳米点的高度来确定)在本专利技术的一个实施例中在2nm至IOOnm的范围内以提供基板之间的载流子隧穿(例如，具有用于负电荷载流子的电子或用于正电荷载流子的空穴)，并且在本专利技术的另一个实施例中在2nm至IOOOnm的范围内以促进基板之间的红外耦合和/或热转移。在针对载流子隧穿的一个更加具体的实施例中，使用了在Inm至50nm的范围内的间隙分离。在针对IR光子隧穿的一个更加具体的实施例中，使用了在Inm至IOOOnm的范围内的间隙分离。因此，通常，间隙分离可以在以下范围内lnm至1000nm，lnm至500nm， Inm 至 300nm, Inm 至 200nm, Inm 至 IOOnm, Inm 至 50nm, Inm 至 20nm,或 Inm 至 IOnm0在本专利技术的一个实施例中，纳米点4具有小于IOOOnm的横向尺寸。在本专利技术的另一个实施例中，纳米点4具有小于IOOnm的横向尺寸。在本专利技术的另一个实施例中，纳米点4具有小于IOnm的横向尺寸。在本专利技术的另一个实施例中，纳米点4具有小于5nm的横向尺寸。因此，通常，横向尺寸可以在以下范围内lnm至IOOOnm, Inm至500nm, Inm至300nm,Inm 至 200nm, Inm 至 IOOnm, Inm 至 50nm, Inm 至 20nm,或 Inm 至 IOnm0在本专利技术的一个实施例中，纳米点4可以是由本征高带隙材料形成的(例如，作为GaN纳米点)，或者是通过来自量子限制的有效带隙的增本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：R·维恩卡塔苏波拉玛尼安，
申请(专利权)人：研究三角协会，
类型：
国别省市：
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