[發明專利]整流元件

在審

• 申請號: 201380048901.1
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN104662669A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 野崎真次;內田和男;黑川真吾;古川實;白土正
• 申請（專利權）人: 國立大學法人電氣通信大學;日本電業工作株式會社
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/868
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及整流元件。

背景技術

整流天線(rectenna；rectifying?antenna)元件是接收微波等高頻電力將其轉換為直流電力的元件。整流天線元件被期待應用于電力再生技術、無線供電技術。作為無線供電技術，例如被期待應用于太空太陽能發電站(空間太陽能發電衛星：SPS)等構想：使用微波波段(3GHz～30GHz)的無線電波，將電力從設置在宇宙空間中的巨大的太陽能發電站傳送到地球。

在整流天線元件中使用整流元件。在專利文獻1中，公開了一種使用PN結二極管作為整流元件的整流天線元件。

專利文獻1：日本特表2008-516455號公報

非專利文獻1：B.Berland,“Photovoltaic?Technologies?Beyond?the?Horizon:Optical?Rectenna?Solar?Cell?Final?Report?1?August?2001-30September?2002”,National?Renewable?Energy?Laboratory,February2003.

非專利文獻2：I.Hotovy?et?al,“Characterization?of?NiO?thin?films?deposited?by?reactive?sputtering”,Vacuum,volume?50,number?1-2?pp.41-44(1998).

非專利文獻3：R.Srnanek?et?al.,“A?Raman?study?of?NiOx?films?for?gas?sensors?applications”,ASDAM?2000.The?Third?International?EuroConference?on?Advanced?Semiconductor?Devices?and?Microsystems,pp.303-306.

發明內容

然而，近年來，作為下一代的高效率太陽能電池的實現方法，接收光并將其轉換為直流電流的光整流天線(light?rectenna)受到關注(非專利文獻1)。由于光的頻率比微波的頻率高(例如150THz～)，所以需要具有更高速的開關特性的整流元件。因此，在非專利文獻1中，使用被期待有高速開關特性的MIM(Metal-Insulator-Metal，金屬-絕緣層-金屬)型隧道二極管。

然而，以往的MIM型隧道二極管不能得到充分的非對稱性的I-V特性，因而無法獲得充分的整流特性。

另一方面，肖特基二極管是通過肖特基勢壘來實現整流特性的元件。肖特基二極管與PN結二極管不同，由于是多數載流子器件，所以其開關速度快，能夠進行高頻的開關切換。然而，通常的肖特基二極管為了從反向切換到正向，耗盡層之外的多數載流子必須向肖特基結移動。該移動需要花費時間，所以例如即使是由GaAs構成的高頻用的肖特基二極管，其頻率響應也為5THz。

本發明鑒于上述問題而完成，其目的在于提供一種可實現高速的開關特性和充分的整流特性的整流元件。

為了解決上述問題而實現發明目的，本發明涉及的整流元件，其特征在于，包括：第1電極，其具有第1功函數；第2電極，其具有比上述第1功函數大的第2功函數；以及半導體層，其具有值在上述第1功函數與上述第2功函數之間的第3功函數，并且與上述第1電極和上述第2電極接觸。

此外，本發明涉及的整流元件，在上述發明中，上述半導體層設定為在上述第1電極與上述第2電極之間不施加偏置電壓的狀態下會完全耗盡的厚度。

此外，本發明涉及的整流元件，在上述發明中，上述半導體層的載流子是空穴。

此外，本發明涉及的整流元件，在上述發明中，上述半導體層由金屬氧化物形成。

此外，本發明涉及的整流元件，在上述發明中，上述金屬氧化物為NiOx，其中，x＝1～1.5。

此外，本發明涉及的整流元件，在上述發明中，上述金屬氧化物為NiOx，其中，x＝1～1.5，上述第1電極由Al形成，上述第2電極由Ni形成。

此外，本發明涉及的整流元件，在上述發明中，上述NiOx中的空穴濃度為10^-2cm^-3級別～10¹⁷cm^-3級別。

此外，本發明涉及的整流元件，在上述發明中，上述金屬氧化物為NiOx，其中，x＝1～1.5，上述第1電極由Ni形成，上述第2電極由Pt形成。