[發明專利]基于蝶形等離激元天線增強的納米線中間帶太陽能電池結構

在審

• 申請號: 201610169554.3
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105576054A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 葉建東;聶奎營;任芳芳;李靖;劉松民;朱順明;湯琨;顧書林
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04;H01L31/0236;B82Y30/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

1.基于蝶形等離激元增強天線的納米線中間帶太陽能電池結構，其特征在于，二 氧化硅或石英襯底上為平躺的氧摻雜碲化鋅/氧化鋅核殼結構納米線，氧化鋅在外層， 氧摻雜碲化鋅/氧化鋅核殼結構的納米線長度為1-10um，核殼結構納米線的直徑為 200-400nm，氧化鋅的厚度為5-40nm；核殼結構納米線的兩側設有若干對金屬鋁蝶形天 線，每一對金屬鋁蝶形天線為尖端對尖端的三棱錐結構，每一對蝶形天線中兩個尖端對 尖端的三棱錐相對于納米線是中心對稱的或非中心對稱的。

2.根據權利要求1所述的基于蝶形等離激元天線增強的納米線中間帶太陽能電池 結構，其特征在于：氧摻雜碲化鋅/氧化鋅核殼結構的納米線為p型氧摻雜碲化鋅/n型 氧化鋅核殼結構，碲化鋅中氧擴散摻雜濃度為1-5％，氧化鋅的厚度為5-40nm。

3.根據權利要求1所述的基于蝶形等離激元天線增強的納米線中間帶太陽能電池 結構，其特征在于：蝶形天線中三棱錐尖端距離納米線的距離g為0-100nm。

4.根據權利要求1所述的基于蝶形等離激元天線增強的納米線中間帶太陽能電池 結構，其特征在于：蝶形天線的厚度和p型氧摻雜碲化鋅/n型氧化鋅核殼結構的納米線 直徑D1保持一致，為200-400nm，蝶形天線中三棱錐的寬度W為100-1000nm，高度H 為100-500nm。

5.根據權利要求1所述的基于蝶形等離激元天線增強的納米線中間帶太陽能電池 結構，其特征在于：每對蝶形鋁納米天線之間的間隔距離a為300-500nm。

6.基于蝶形等離激元天線增強的納米線中間帶太陽能電池的制備方法，其特征是 采用物理氣相沉積制備直徑和長度可控的p型氧摻雜碲化鋅/n型氧化鋅納米線核殼結 構，并將其轉移至平面襯底上；再采用電子束光刻等半導體工藝在納米線兩側制備多對 金屬鋁蝶形天線。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于制備步驟為：

(1)采用物理氣相沉積方法制備氧摻雜碲化鋅/氧化鋅核殼納米線結構，并 采用機械方法轉移使其平躺在二氧化硅或石英襯底上；

(2)在含有納米線的襯底表面上旋涂光刻膠，光刻膠采用正膠；

(3)利用電子束曝光、顯影，在納米線兩側形成尖端對尖端的三棱錐周期性 陣列的圖形；

(4)利用電子束蒸發沉積金屬鋁，其厚度和納米線直徑相當；

(5)剝離金屬鋁，并去除剩余光刻膠；

(6)采用共焦離子束刻蝕納米線一端的氧化鋅殼層，使得p型氧摻雜碲化鋅 暴露在外，采用原位沉積Au和氧摻雜碲化鋅形成歐姆接觸；

(7)采用共焦離子束在納米線另一端的氧化鋅殼層上原位沉積金屬鋁，和氧 化鋅形成歐姆接觸。