[发明专利]为能量转移构建间隔物的自组装纳米点（SAND）和非自组装纳米点（NSAND）器件结构

说明书

相关申请的交叉引用 

本申请涉及于2010年2月12日提交的美国临时专利申请No.61/304,382，并且根据35U.S.C.119(e)要求该专利申请的优先权，通过引用在此并入该申请的全部内容。 

技术领域

本发明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。 

背景技术

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－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Si_xGe_1-x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Si_xGe_1-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Al_0.15Ga_0.85N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。 

发明内容

在本发明的一个实施例中，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。 

在本发明的一个实施例中，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。 

在本发明的一个实施例中，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。 

在本发明的一个实施例中，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。 

在本发明的一个实施例中，提供了一种用于在基板之间转移电子电荷的方法，包括：（1）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。 

在本发明的一个实施例中，提供了一种用于在基板之间转移热的方法，包括：（1）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，以上对本发明的概述以及以下的详细描述均是示例性的，而不是对本发明的限制。 

附图说明