[发明专利]具有单片集成的量子点器件的半导体芯片载体及其制造方法

权利要求书

1.一种三维多晶半导体材料，其特征在于，包含：

形成具有小于或等于50nm的标称最大晶粒直径的单个晶粒的主要成分；以及

在单个晶粒之间形成边界的次要成分。

2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，次要成分包围主要成分的晶粒。

3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，多晶材料内的量子尺寸效应引起量子阱的自由电子气特性。

4.根据权利要求3所述的材料，其特征在于，多晶材料形成三维量子阱结构。

5.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，次要成分的摩尔浓度为多晶材料的0.0001mol%与0.75mol%之间。

6.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，构成晶粒的主要成分为硅、锗、锡或任何它们的混合物。

7.根据权利要求6所述的材料，其特征在于，形成晶界的次要成分为绝缘、半绝缘或半导体材料，其由包含周期表的第一（I）族的碱金属元素或第二（II）族的碱土金属元素，或具有类似于碱或碱土金属的化学性能的过渡金属，以及选自周期表的第七（VII）族的卤族元素的金属卤化物组成。

8.根据权利要求7所述的材料，其特征在于，绝缘或半绝缘材料具有大于包含多晶晶粒的半导体材料的带隙的能带隙。

9.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，构成晶粒的主要成分为III-V化合物半导体材料，并且形成边界的次要成分为绝缘、半绝缘或半导体材料，其由包含第一（I）族的碱金属元素或具有类似于碱金属的化学性能的过渡金属，以及选自周期表的第七（VII）族的卤族元素的金属卤化物组成。

10.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，晶粒的主要成分为II-VI化合物半导体，并且形成边界的次要成分为硅、碳化硅、锗、锡或它们的混合物。

11.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，多晶材料具有每个方向上大于50nm的三维尺寸。

12.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，多晶材料单片集成至有源器件中。

13.根据权利要求12所述的材料，其特征在于，有源器件为场效应晶体管、光电子器件或光子器件。

14.一种半导体载体，其特征在于，包含包括单片集成至半导体载体中并且包含纳米级多晶组件的半导体层的有源器件，所述纳米级多晶组件包括具有20nm至50nm范围的最大实际尺寸的半导体晶粒，其由2nm至10nm厚度的晶界材料包封，以使多晶晶粒内的量子尺寸效应引起量子阱的自由电子气特性。

15.根据权利要求14所述的半导体载体，其特征在于，有源器件为场效应晶体管、光电子器件或光子器件。

16.根据权利要求14所述的半导体载体，其特征在于，有源器件包含单片集成在其表面上的功率管理模块。

17.根据权利要求14所述的半导体载体，其特征在于，有源器件包含半导体芯片。

18.根据权利要求14所述的半导体载体，其特征在于，半导体载体具有嵌入载体基板内的有源电路。