[發明專利]含有針狀結晶的排列體的復合體及其制造方法、以及光電轉換元件、發光元件及電容器

有效

• 申請號: 200680018356.1
• 申請日: 2006-05-30
• 公開（公告）號: CN101189367A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 荒浪順次;吉川暹
• 申請（專利權）人: 京瓷株式會社;吉川暹
• 主分類號: C30B29/62
• 分類號: C30B29/62;B82B3/00;C01G9/02;H01G9/058;H01L31/10;H01L33/00;H01M14/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 李貴亮

技術領域

本發明涉及含有針狀結晶的排列體的復合體及其制造方法、以及使用該復合體的光電轉換元件、發光元件及電容器。

背景技術

光電轉換元件、發光元件、電容器等是利用通過使兩種類型的材料接觸或者接近配置所產生的現象的元件。例如，光電轉換元件及發光元件利用下述現象，即，與在p型半導體和n型半導體的接觸面受光的光量相對應的、因電子空穴對的產生或者電子和空穴的再結合而引起光的產生這一現象。就電容器而言，是利用被一對電極夾持的電介質的極化作用。

在這些元件中，能夠通過增加兩種類型的材料的接觸面積或者對置面積來提高元件的特性。例如，在光電轉換元件中，通過增加p型半導體和n型半導體的界面面積，能夠增大產生的電子空穴對的數目，即能夠增大光電流(光電動勢)的大小，就發光元件而言，能夠增大產生的光的光量。另外，就電容器而言，通過增加電介質和電極的接觸(對置)面積，可提高靜電電容。

為增大兩種類型的材料的接觸面積或者對置面積，嘗試在這些元件中使用表面系數(比表面積)大的針狀結晶的集合體。

例如，在下述專利文獻1中公開有一種光電轉換元件，其具備透明電極、形成于該透明電極之上的構成一個電荷輸送層的針狀結晶、以及按與該針狀結晶相接(對置)的方式設置的另一個電荷輸送層。

另外，在下述專利文獻2公開有一種電容器，其具備：由多晶硅構成的平坦的存儲節點、形成于該存儲節點上且由鍺等具有導電性的材料構成的多個針狀結晶、以覆蓋該針狀結晶的表面的方式設置且由氧化硅構成的電容器用絕緣膜(電介質)。

在下述專利文獻3中公開了一種在六亞甲基四胺(hexamethylenetetramine)這樣的包含聚乙烯亞胺以及鋅離子的溶液中通過加熱基板(基體)來制造針狀結晶的排列體的方法，以及使用由該制造方法制造的針狀結晶的排列體的器件。作為這種器件，其公開的是色素敏化太陽能電池(色素增感太陽電池)(使用該針狀結晶的排列體來作為具有p型特性的半導體的色素敏化太陽能電池)及發光二極管。下述專利文獻3還公開了使用了氧化鋅針狀結晶的排列體的FET(場效應晶體管)的電流-電壓特性。

在下述特許文獻3的制造方法中，由于在基體側的區域不能用排列體致密地(實質上是完全地)覆蓋基體，所以在形成器件時，作為防止通過從排列體露出的基體的露出部的電流泄漏的手段，在排列體的針狀結晶的間隙設置有電子阻擋層(絕緣層)。

另外，在下述非專利文獻3中，公開有一種使用了氧化鋅針狀結晶的排列體的發光二極管的制造方法及其特性。在此，氧化鋅針狀結晶的排列體通過電沉積而形成。但是，在基體側的區域，由于不能用排列體致密地(實質上是完全地)覆蓋基體，所以在針狀結晶的間隙配置有絕緣體，以防止電流的泄漏。

在下述專利文獻3及非專利文獻3中，作為用于防止泄漏電流產生的絕緣體，使用聚甲基丙烯酸甲酯及聚苯乙烯之類的絕緣聚合物。這些絕緣體在以覆蓋氧化鋅針狀結晶的方式形成之后，通過UV照射、等離子照射等除去位于氧化鋅針狀結晶的前端部的部分，并在氧化鋅針狀結晶的間隙保留絕緣體。

在下述非專利文獻4中公開有一種在由氧化鋅構成的基底層上利用無電解鍍敷制造氧化鋅的針狀結晶的排列體的方法。該方法是在基體上涂敷溶解了醋酸鋅雙水合物和單乙醇胺的二甲氧基甲醇，將經60℃24個小時干燥后的薄膜用作基底層。基底層的厚度為100nm左右。在鍍敷液的鋅濃度為0.01摩爾/升的情況下，鍍敷時的鍍敷液的pH值取9至13，由此得到氧化鋅針狀結晶的排列體。

下述非專利文獻5公開有一種在玻璃基板上用濺射法形成氧化鋅薄膜，并以該氧化鋅薄膜作核來形成氧化鋅針狀結晶的排列體的方法。利用該方法，與用普通的液相生長得到的針狀結晶相比較，能夠獲得方位一致的針狀結晶。

專利文獻1：日本特開2002-356400號公報；

專利文獻2：日本特開平6-252360號公報；

專利文獻3：美國專利申請公開第2005/0009224號說明書；

非專利文獻1：Michael?H.Huang等九人、”Room-Temperature?UltravioletNanowire?Nanolasers”，SCIENCE?vol.292?p.1897-1899(8?June?2001)；

非專利文獻2：Masanobu?Izaki等兩人、”Transparent?zinc?oxide.lmsprepared?by?electrochemical?reaction”，Appl.Phys.Lett.68(17)，(22?April?1996)；