具有集成的掺杂沟道的参数确定的半导体复合结构、用于其生产和应用的方法.pdf

已公开的参数确定的半导体复合结构单一功能地工作。为了在同时最大的一致性下实现更大的灵活性，根据本发明的参数确定的半导体复合结构(TEMPOS)具有作为掺杂沟道的纳米级的孔隙(VP)以及在由电绝缘的材料构成的层(EIL)的表面上的孔隙(VP)之间的、由导电的材料(ECM)构成的高阻的覆层，其中形成电阻，它支持附加的载流子在半导体复合结构(PSC)中垂直的迁移，然而阻止在同一侧的电极(o，w)之间的水平迁移。用于半导体复合结构(TEMPOS)的功能调节的基本参数涉及孔隙(VP)的构造以及导电的材料(ECM)的构造，其中该半导体复合结构(TEMPOS)还可以包括差分负电阻(NERPOS)。优选的是孔隙(VP)可以通过离子辐射借助随后的蚀刻而产生，其中蚀刻持续时间决定了孔隙深度和孔隙直径。导电的材料(ECM)可以优选地由导电的纳米团簇(DNC)或者湿度敏感的富勒烯(MOSBIT)构成。应用涉及在模拟和数字实施形式中的、电子的、光电的、湿电子的以及传感器的半导体元器件，这些半导体元器件具有有源的和无源的、热学的、电阻性的、电容性的、频率相关的、化学的和/或抗辐射的特性。

1.  参数确定的半导体复合结构，具有至少一个半导体衬底，该半导体衬底具有可选择的p型或n型掺杂以及导电能力和一个邻接的平面的层，该平面的层由电绝缘的、具有基本上垂直集成的掺杂沟道的材料构成，具有可选择的导电能力的一种导电材料被置入这些掺杂沟道中，其中载流子在该半导体复合结构中迁移，及该复合结构还具有由多个在由电绝缘材料构成的所述层上和在所述半导体衬底上设置的电极构成的电接触结构，
其特征在于，这些掺杂沟道被构造为在所述由电绝缘的材料构成的层(EIL)中具有可选择的分布、以及具有可选择的孔隙直径、孔隙深度和孔隙形状的纳米级的孔隙(VP)，并且所述由电绝缘的材料构成的层(EIL)的表面以置入这些孔隙(VP)中的材料或者以另外的、导电的但是表现高阻特性的材料(ECM)在产生一个可选择的电阻的情况下覆盖，该电阻阻止了载流子在两个位于所述由电绝缘的材料构成的层(EIL)上、互相之间隔开地设置的、结构化的上电极(o，v)之间的基本上水平的迁移，在这两个电极之间，通过不同的电位的可选择的施加而产生一个可选择的电位变化，然而该电阻支持在该半导体复合结构(PSC)中载流子向被设置在该半导体衬底上的、结构化的下电极(w)的基本上垂直的迁移。

2.  根据权利要求1的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，该导电的材料(ECM)以纳米团簇(DNC)的形式以可选择的大小被构造，并且以可选择的分散密度被置入所述孔隙(VP)中以及被施加在所述由电绝缘的材料构成的层(EIL)上。

3.  根据权利要求2的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，该导电的材料(ECM)的所有纳米团簇(DNC)位于相同的被选择的尺寸范围内和/或被等距离地分布地设置。

4.  根据权利要求1至3之一的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，该导电的材料(ECM)是一种均匀分布的或者分散分布的金属、一种半导体材料或其化合物、一种硫属元素(Chalkogen)或其化合物、一种碳同素异形体、一种氧化物半导体、一种导电的氧化物、金属掺杂的斑岩化合物或者聚吡咯化合物、一种激励器材料、一种由阿拉伯橡胶和一种金属盐构成的混合物或者它们的一种混合形式。

5.  根据权利要求1至4之一的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，这样的纳米团簇(DNC)被设置在一些窄的孔隙(VP)中，使得该参数确定的半导体复合结构的特征曲线显示出局部的差分负电阻特性。

6.  根据权利要求1至5之一的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，该导电的材料(ECM)被一种对特定的物质敏感的、具有导电能力的材料补充或者替代。

7.  根据权利要求6的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，该特定的物质是湿度、蒸汽或者一种气体。

8.  根据权利要求4至7之一的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，纳米小管由在这些孔隙(VP)中的富勒烯生长出来，其中该生长可以由镍-纳米晶体开始并且超过这些孔隙(VP)的边沿地行进。

9.  根据权利要求8的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，这些纳米小管在预先确定的位置具有弯折或者其它的缺陷。

10.  根据权利要求4至7之一的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，由一种金属或者一种半导体构成的可弯曲的纳米线被置入这些孔隙(VP)内。

11.  根据权利要求1至10之一的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，所述由电绝缘的材料构成的层(EIL)的表面以该导电的材料(ECM)岛状地覆盖，其中在这两个上电极(o，v)之间的覆层被完全断开。

12.  根据权利要求1至11之一的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，该电绝缘的材料(EIL)是一种硅化合物、特别是氮氧化硅，或者一种碳同素异形体、特别是金刚石，或者一种聚合物、特别是光刻胶或者聚酰亚胺。

13.  根据权利要求1至12之一的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，该电绝缘的材料(EIL)被构造为多孔的金属氧化物、特别是氧化铝，或者被构造为分子筛、特别是介孔氧化硅。

14.  根据权利要求1至13之一的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，该半导体衬底(SCS)是稀氧的硅或者是切克劳斯基-硅。

15.  根据权利要求1至14之一的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，分别覆盖不同的物理-化学参量的范围的、特别是在该导电的材料(ECM)的选择方面不同参数确定的区域被相邻地设置在一个共同的半导体衬底(SCS)上。

16.  根据权利要求1至15之一的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，在表面上除了两个上电极(o，v)外还设置了一个源极电极和一个漏极电极，其中它们或者具有与在该半导体衬底中的掺杂的区域的直接接触，或者通过低阻地形成的孔隙与未掺杂的半导体衬底接触，并且这三个电极(o，v，w)之一附加地被构造为控制电极。

17.  根据权利要求1至16之一的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，所述以半导电的或者导电的材料填充的孔隙在由所述电绝缘的材料构成的层中以一个薄的、电绝缘的层与该半导体衬底(SCS)邻接，其中该薄的、电绝缘的层被构造为氧化物薄膜或者绝缘体薄膜、被构造为所述由电绝缘的材料构成的层(EIL)的剩余层或者被构造为具有一个可以容易地蚀刻的层和一个难以蚀刻的层的双层层。

18.  根据权利要求1至17之一的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，在这些孔隙(VP)中导电的或者半导电的纳米团簇(DNC)以一种电绝缘的壳层被围绕。

19.  根据权利要求1至18之一的参数确定的半导体复合结构，其特征在于，在所述由电绝缘的材料构成的层(EIL)中不贯穿地构造的并且导电或者半导电的被填充的孔隙(VP)与该半导体衬底(SCS)之间沉积了金属团簇。

20.  用于特别是根据权利要求1至19的、制造参数确定的半导体复合结构的方法，该半导体复合结构具有至少一个半导体衬底，该半导体衬底具有可选择的p型或n型掺杂以及导电能力和一个邻接的平面的层，该平面的层由电绝缘的、具有基本上垂直集成的掺杂沟道的材料构成，具有可选择的导电能力的一种导电材料被置入这些掺杂沟道中，其互补的载流子迁移进入该半导体衬底中，该复合结构还具有由多个在所述由电绝缘材料构成的层上和在该半导体衬底上设置的电极构成的电接触结构，具有这些工艺步骤：
I.将一个由电绝缘的材料构成的层施加到一个p型或者n型掺杂的半导体衬底上
II.在该由电绝缘的材料构成的层中产生掺杂沟道
III.在这些掺杂沟道中和在该由电绝缘的材料构成的层上施加由导电的材料构成的一个覆层，并且
IV.在该由电绝缘的材料构成的层上和在该半导体衬底上施加电极，
其特征在于，工艺步骤I借助一种等离子化学气相淀积在温度范围为200℃至300℃中的工艺温度下进行，和/或
工艺步骤II借助对所述由该电绝缘的材料构成的层(EIL)以高能重离子辐射来执行，以将掺杂沟道构造为纳米级的孔隙(VP)，这些孔隙具有在由电绝缘的材料构成的层(EIL)中可选择的分布，并且具有可选择的孔隙直径、孔隙深度和孔隙形状，其中这些孔隙参数可以通过辐射参数的选择来调节。

21.  根据权利要求20的方法，其特征在于，在所述工艺步骤II中为了构造掺杂沟道，接着所述辐射之后进行离子轨迹的蚀刻，其中这些孔隙参数可以通过蚀刻参数的选择、特别是蚀刻持续时间的选择来调节。

22.  根据权利要求20或者21的方法，其特征在于，在所述工艺步骤III中，由导电的材料构成的不同的覆层被施加在这些掺杂沟道中以及施加在该由电绝缘的材料构成的层上。

23.  特别是根据权利要求1至19中之一的、参数确定的半导体复合结构的应用，其中该半导体复合结构具有至少一个半导体衬底，该半导体衬底具有可选择的p型或n型掺杂以及导电能力和一个邻接的平面的层，该平面的层由电绝缘的、具有基本上垂直集成的掺杂沟道的材料构成，具有可选择的导电能力的导电材料被置入这些掺杂沟道中，其互补的载流子迁移进入该半导体衬底中，该复合结构还具有由多个在所述由电绝缘材料构成的层上和在半导体衬底上设置的电极构成的电接触结构，其特征在于一种功能，该功能是：在一个简单的、具有尽可能少数量的附加的开关元件的电路布置中作为电子的、有源的或者无源的元件，特别是在作为晶体管、电容器、电阻、放大器或者振荡回路的构造中，作为光电元件、特别是在作为光发射器或者光检测器的构造中，作为湿电子元件、特别是在作为湿敏电池的构造中，或者作为传感器的元件、特别是在作为传感器电池的构造中，作为数字元件，特别是作为触发器，或者作为这些元件的组合，其中相应的功能的形成通过该半导体复合结构(PSC)的参数确定，特别是通过孔隙(VP)和覆层形式的掺杂沟道的形成以及通过工作点的、通过施加参量的变化的部分地调节以及通过结构化和通过电极(o，v，w)的配置构成，其中覆层由以纳米团簇(DNC)形式的导电材料(ECM)构成。

具有集成的掺杂沟道的参数确定的半导体复合结构、用于其生产 和应用的方法
本发明涉及具有至少一个半导体衬底的参数确定半导体复合结构，该半导体衬底具有可选择的p掺杂或n掺杂以及导电能力和相邻的平面层，该平面层由电绝缘的具有基本上垂直集成的掺杂沟道的材料构成，具有可选择的导电能力的导电材料被置入沟道中，其中载流子在半导体复合结构中迁移，该复合结构还具有由多个在由电绝缘材料和半导体衬底构成的层上设置的电极构成的电接触结构(Kontakierung)，本发明还涉及用于其制造的方法和其应用。
在现代半导体器件中实现的半导体复合结构在日常生活中不可缺少。它们在数据处理、通信、多媒体以及日常生活中的大多数设备中都得到应用。在集成电路中的半导体器件的微型化实现了今天的计算机和现代数据通信。此外，半导体复合结构为高速电子学和光电子学而发展。而发展的半导体复合结构的微型化也导致新的效应。由于具有几个纳米的结构的小尺寸，在这些结构中的载流子的直接量子化可以被观察到。
现有技术中公开了不同的半导体复合结构，它们可以根据其单一功能被分类。一大类构成了场效应管FET，它们在半导体复合结构的情况下为复合以“J”而被标识。在此一个或多个栅极电压控制地或不确定地(“floating”)控制源极-漏极电流。只有一个电流路径。在源极-漏极沟道中嵌入的以纳米栅极形式的栅极电极可以改进JFET功能。
在US-PS 5 359 214中公开了具有改进的跨导的JFET，其中在硅衬底上沉积了其它掺杂的另外的硅层(“外延层”)，它包含导电的硅沟道作为孔隙(Poren)，其中所有孔隙都位于相同的电位上。因此其中涉及(带有孔隙的n型半导体/p型半导体)或(带有孔隙的p型半导体/n型半导体)类型的半导体复合结构。孔隙加衬仅仅通过衬底材料和外延层材料的转掺杂(Umdotierung)实现。电荷感应的主方向在朝孔隙的径向方向上分布。通过孔隙伸入硅层，虽然跨导变大了，然而另一方面导线截面被减小，并且由此同样提高了孔隙电阻。在该公开的半导体复合结构中的孔隙的目的是，借助感应的、在孔隙环境中的空间电荷通过感应打开或闭合在硅中的导电的源极-漏极沟道。US-PS 5 111 254中还公开了一种JFET，它的载流子击穿(“雪崩击穿”)被改进。在该公开的半导体复合结构中涉及(带有孔隙的绝缘衬底/半导体)类型的结构。由此，孔隙被作为“浮动的栅极”引入导电的半导体沟道中。在US-PS 4 482 907中最后描述了一种JFET，其中栅极电极的影响通过其至导电的源极-漏极沟道中的小管形的延长而应被改进。在此涉及(带有孔隙的绝缘衬底/半导体)类型的结构。因此孔隙作为控制介质(Steuermittel)被引入半导体层的导电的源极-漏极沟道中。
在第二大类半导体复合结构中，不同的电器件如二极管、电容器或者电阻以任意的数目被简单地并联，并且由此位于相同的电位上。这种半导体复合结构表现为一个矩阵以及位于其中的导电元件，特别是纳米线(Nanodrahte)。当在矩阵和纳米线之间还有一个薄的绝缘层，则得到电容器。当矩阵是n型导电并且纳米导线是p型导电的半导体(或者相反)时，则在矩阵和纳米导线之间的结区作为二极管起作用。这可以通过在简单的FET中设置栅极电极而被转换。
这种概念在US 2002/0192441 A1中以纳米合成物(Nanokomposit)的形式被公开，它通过将导电材料引入多孔材料中制造。通过设置纯的电接触结构，应该可以实现不同的功能，然而其中只有一个单个的电气活动地纳米结构化的薄膜层。特别是一个无机的半导体导线被嵌入在由其它的有机半导体构成的矩阵中(有机衬底/无机孔隙的类型)。在所描述的FET中，源极一漏极沟道被作为多个平行的硅针设计。导电的针的优选方向没有被说明，然而纳米合成物的每个区域都应该有一个至外电极的连续的电连接。此外US 2003/0057451 A1公开了一种光电器件，在其中应该充分利用电致发光和光致发光。为此在一种昂贵的制造方法中，相同外形的纳米针被从硅衬底中蚀刻出来，其中所有硅针作为并联的二极管起作用并且具有相同的电位。其中，在用于制造硅针的蚀刻过程中，首先在硅衬底上沉积的绝缘层只满足了暂时的辅助功能。后来可能的将硅针嵌入绝缘层只实现了针对污染和破坏的保护功能。最后在US-PS 5 705 321中公开了，在周期的量子结构中由硅构成的纳米导线、纳米表面和其它的纳米结构例如为激光而制造。其中使用了包含干涉方法和蚀刻方法的光刻技术方法。此外US 6201 291 B1公开了一种复合结构，它在电绝缘的SiO₂层中具有设置在半导体主体上的、金属的导电轨迹(Leitspuren)。然而这种布置只是为不同的、集成在半导体主体中的器件的电连接服务。在此，集成在SiO₂层中的扩散势垒区特别地用于阻止载流子迁移进入半导体主体中。在WO 02/08900 A2中最终公开了一种类似的半导体复合结构，在该结构中，导线轨迹同样被施加在位于半导体主体上的电绝缘层中。在这里，导线轨迹也只是用于集成在半导体主体中的电子电路的纯的欧姆连接。对于多个电路平面的垂直连接也公开了类似的结构。
在第三类半导体复合结构中设计了不同的传感器。其中感应敏感的材料被嵌入绝缘的矩阵中。这种复合层结构在生物传感器的领域中已公开(参见H.Lüth和其他人的出版物I“Biochemical sensors withstructured and porous silicon capacitors”，材料科学和工程B69-70(2000)104-108，或者M.J.Schning和其他人的出版物II“Recent advances inbiologically field-effect transistors(BioFETs)”，Analysts，2002，127，1137-1151)。在这些出版物中，原理上将传统的晶体管概念(例如FET)相互连接，它们只是通过在栅极电极中通过其置入一种电解液中的附加措施而与传统的概念相区别，在该电解液中有不同的pH值(离子选择性FET＝ISFET)。在这些传感器中为了传感器的目的，多孔的硅在晶体管中被使用，其中孔隙不被直接使用。确切地说，多孔硅的表面被以SiO₂和Si₃N₄覆盖，这样通过这种方式形成一个薄的、被折叠的电容器结构(半导体-绝缘体-半导体类型)，它具有非常大的表面。在Si₃N₄的表面上沉积的材料例如生物特性改变了其表面电荷。通过这种方法，在固定的电压下，电容器的电容增大。该增大或者被直接测量，或者被用于触发传统的FET。由此位于衬底材料(Si)中的孔隙在已公开的结构中不用于载流子注入或提取。此外US2002/0118027 A1中公开了基于多孔的氧化铝的传感器。多孔的氧化铝具有非常高的孔隙密度，并且耐高温。反之，它对于碱性和酸性非常敏感，这限制了传感器材料在孔隙内沉积的可能性，并且很大程度上禁止了在非中性液体中的可用性。此外多孔的氧化铝非常易碎，这样在恶劣的应用中必须有一个坚固的衬底。为了改变电阻可以设置集成一个小型热敏电阻。传感器只是被电阻性地驱动。为了制造传感器，US 6 278 231 B1中同样公开了借助在孔隙内部的不同材料的结合而制造Al₂O₃中的纳米孔隙。而在此只设计了具有简单表面接触的简单电阻性传感器结构。
DE-PS 33 37 049中公开了用于检测磁辐射的传感器，它由具有各向异性的导电特征的固体构成。其中整个绝缘的固体的特性都被改变并且通过用于相位转换的高辐射剂量在一个方向上导电地产生最大的各向异性。由此必须使用一种非常特别的无定形的富含金属的绝缘体，它沿着离子轨迹被这样地破坏，使得金属原子被局部地释放。通过退火，它们随后聚集。
此外在DE 101 21 011 A1中描述了由具有相邻的二氧化硅层的p掺杂的硅衬底构成的半导体复合结构，垂直的掺杂沟道以连贯的接触孔的形式作为位导线触点(Bitleitungskontakte)被集成到该二氧化硅层中。接触孔被以一种金属填满，这样在该硅衬底中的电子可以迁移。已公开的半导体结构的参数确定通过掺杂注入进行。为了实现半导体器件，例如DRAM，设置了没有被继续示出的带有电极的触点接通。借助这种已公开的半导体复合结构，仅仅实现了简单的欧姆接触。其它的半导体器件，特别是具有其它物理功能性的这些半导体元器件，不能被实现。还有所有其它由现有技术已公开的、类似被实现的半导体结构，关于其结构、构造材料和设计方面是不灵活的，这样在单个半导体结构之间存在大的不一致性和区别。同样也适用于相应的制造方法。
由此本发明的任务在于，这样地进一步构造开始部分描述类型的参数确定的半导体结构，使得关于可构造的半导体器件和其物理功能性方面存在很大的灵活性和通用性。在此，在所有可形成的半导体元器件中，半导体复合结构在其构造上仍然是一致的并且具有尽可能小的区别。而且半导体复合结构仍然应该能够简单地并且尽可能廉价地制造，这也适用于优选的制造方法。所构造的半导体元器件随后在其基本构造中应该只具有微不足道的区别。本方面任务的解决方案在主权利要求中说明。根据本发明的参数确定的半导体结构的优选的制造方法在方法权利要求中给出。有利的实施形式在相应的从属权利要求中说明。最后根据本发明的参数确定的半导体结构的优选的应用在应用权利要求中给出。
在现有技术中虽然已经公开了一系列具有与本发明类似的外观的半导体复合结构(见上述)，然而它们的功能性表明了相应的结构构造的原则上不同的含义。如在下面示出的那样，在根据本发明的半导体结构中的大的灵活性和普遍性没有在已公开的结构中实现。
在根据本发明的半导体复合结构中，关于元器件的实现的所要达到的灵活性仅仅通过新结构的参数确定而实现，通过这种方法在可实现的元器件之间出现大的一致性。其中概念“参数确定(Parametrierung)”应该被理解为结构的不同参数的可选择的设置。根据本发明的半导体复合结构作为统一的原材料可以广泛地应用于基本布置中。通过内部的结构参数、如层厚和衬底掺杂的可选的设置，可以引起已知的效果。通过电极的数目和配置，不同的元器件也可以以电气耦合的形式，例如多级逻辑元器件被设计。通过所施加的电压、输入的电流或者环境温度的选择作为外部的施加的参数，根据本发明的半导体复合结构的特征曲线和部分的工作点可以被设置。在根据本发明的半导体复合结构中的每个点或每个孔隙都有不同的电位。在本发明中，对根据本发明的半导体复合结构的功能特性有很大影响的重要参数尤其表现为孔隙和导电的覆层的几何构型和分布。该影响甚至伸展到根据本发明的半导体复合结构的物理功能性，这样不但电子的，而且光电的和/或感觉的特性都可以被显现出来，而根据本发明的半导体复合结构的大的一致性没有失去。在参数确定中决定性的始终是，由电绝缘的材料构成的、被设置有垂直的导电的孔隙并且由此异质各向异性的层的功能给定的、强烈显现的各向异性导电特性(垂直的导电能力比水平导电能力至少高10⁶)被设置。其中各向异性可以是固有的或者人工施加的。
当根据本发明的半导体复合结构被称为“TEMPOS”结构时，参数确定的意义还可以被强调，其中TEMPO是名称“Tunable ElectronicMaterial with Pores On Semiconductors”的首字母缩写。从该名称中可以清楚地看出，在电绝缘层(特殊的氧化物层)中的孔隙(离子轨迹或者英语中的“Tracks”)在TEMPOS结构中基本上是新事物，通过它们，载流子可以被从位于其下的衬底(特殊的硅)中提取或者注入其中。TEMPOS结构的灵活的功能特性、特别是开关特性特别通过该除了传统的半导体复合结构的被影响的载流子之外的、附加的载流子的应用而显现出来，其中附加的载流子不但可以是互补的载流子，而且也可以是相同类型的载流子。其中实现了在TEMPOS结构中的附加的载流子发明本质地不仅从孔隙、而且特别是还从在单个孔隙之间的电绝缘的层的表面出发并且向该表面的迁移。在此根据本发明，同样设置了由导电的材料构成的覆层，然而该覆层由于材料自身或者通过其分布可导致的高电阻性，在电极之间显示足够大的电阻，使得只有所提到的附加迁移才可能被实现，而在电极之间的短路被可靠地防止。在所述表面上替代的低电阻性将导致在电极之间的短路，这样，TEMPOS结构只能实现作为二极管或传感器极为有限的功能。与此相反，在孔隙中的低电阻性是可以接受的，其中可实施的功能直接取决于形成的电阻的确切的数量级：当电阻足够小时，可以引起一种相反的半导体特性，它也在当孔隙表现出具有非常大的直径时出现。另一方面，在非常小的孔隙电阻情况下，在表面和导电衬底之间产生直接的短路，这样表面电位通过孔隙直接地与导电衬底的电位相耦合。当表面电阻比衬底电阻大时，这是正常情况，则TEMPOS结构的电功能基本上只通过衬底电阻决定，这样在此实现了通过基极触点可控的电阻的功能。
除了为了实现最大的应用灵活性的TEMPOS结构的广泛的参数确定的优点之外，还存在超常的辐射硬度(Strahlungshrte的优点)。由TEMPOS结构中被制造的元器件因此是抗辐射影响的。当一个富有能量的粒子、例如来自宇宙射线或者太阳风的高能的组成部分的粒子穿透FET结构的狭窄的氧化物表面，则它沿着其运动路径产生一个电荷的轨迹，该电荷的路径由此是电学导电的。由此可能出现击穿，这些击穿可能由于非常高的流动电流和与此相联的温度峰值而毁坏晶体管。因此对于宇宙航行，在反应堆、军事或者高能环境(例如高速列车)中，研究强调提高二极管和晶体管的抗辐射强度。在多种以导电材料覆盖的孔隙形成的、穿过在TEMPOS结构中由电绝缘的材料构成的介电层的导电路径(典型地大约10⁷/cm²)的已经原来的存在中可以看出抗辐射强度的原因，这样单个的、另外的辐射诱导的路径没有引起基本的改变。虽然这种新的路径暂时比带有其高阻的填充的TEMPOS结构的离子路径显著地更能导电，然而具有其高电阻的、附加的、导电的表面层自动作为电流限界起作用，这样短路电流被阻止。唯一可见的效应是元器件的电流-电压特性的微小的和暂时的改变。自然当这种击穿事件导致长时间的短路，则这只意味着，所述的、在特性中的微小的改变长时间地存在。由于通过在表面和孔隙中的许多高阻的连接产生的内部电路的“缓冲”，传统结构的重要的缺点被可靠地避免了。
在本发明中，由内部地和表面地在孔隙之间的导电的高阻的材料构成的覆层的形成提供了一系列不同的参数可用，它们决定了TEMPOS结构的功能特性。其中为了实现预给定的电位关系，材料的分布起着重要作用。根据应用情况而定地，导电的材料可以具有连续的或者结构化的平坦的或者岛形或者点形的分布，其中也可能是混合形状。因此可以有利地规定，导电的材料以具有可选择的大小的纳米团簇(Nanoclustern)形式被构造并且以可选择的分散密度被置入孔隙中，以及被施加在由电绝缘材料构成的层上。在此，纳米团簇可以在广大的数量范围中(多分散)以变化的簇-簇距离被淀积。由于其各个不同的尺寸布置和距离，这“抹去”了实际在纳米团簇结区所期待的量子电子效应，这样可以观察到“经典的”电子效应。预给定的电位关系可以通过其分布被简单地设置。这些簇之间更大的距离彼此引起大的欧姆电阻，这特别防止了短路电流的流过，而高的团簇密度决定了具有高电荷密度的低电阻，这能够实现载流子的最佳迁移。在团簇的应用中的参数因此是其大小、其组合和其分布。其中不同参数对TEMPOS结构的功能特性的影响对于专业人士是容易理解的并且可能在不同的应用中实现。
当导电的材料的所有纳米团簇都位于相同被选的大小范围内时，形成具有特别均匀的特性的覆层。变换地，在TEMPOS结构的轨迹中和表面上也可以引入单分散的并且等距离的纳米团簇，这样在每个单个的轨迹中的量子效应都清楚地可见并且叠加在经典的特征曲线上。通过单分散的表现型，团簇的均匀分布可以没有对面接触地简单地实现，这样也可以引起相应的均匀的特性。随后被分类的纳米团簇沿着轨迹方向如由量子点构成的平行链那样起作用，并且产生阶梯形的电流-电压特性，这些特性通过在考虑到库仑阻塞效应和单个电子的谐振隧道的双势垒结构的导电能力理论而被确定。由此，基于TEMPOS结构的元器件的应用种类被显著扩展。
在被蚀刻的离子轨迹中作为纳米微粒的还有金属掺杂的斑岩分子(Porphyren-Moleküle)，它们在其大小分布上是单分散的，并且或多或少被等距离地排布。视这些分子是否以没有未成对的或带有未成对的自旋的金属被掺杂而定地，该纳米团簇链的电阻具有不同的温度依赖性。在第一情况中，电阻随温度线性地上升，在第二情况中，它首先很快地下降，然后接着又微弱地上升。由此产生另外一种制订TEMPOS结构的温度依赖性的可能性。
团簇可以被相对简单地制造，并且在其大小和组合中可以简单地被改变。作为在平坦的离子轨迹表面上以及在内部的离子轨迹表面上制造单分散的并且等距离的纳米团簇的方法，例如有：
●制造自组织的结构，它们可以通过在湿润的和不湿润的液体(例如单体、聚合物溶液等)之间的相互作用实现
●沉积单分散的金团簇的胶质溶液
●沉积液相中的(相对单分散的-7±3nm的)CuO₂纳米团簇
●以有规律的排布沉积铁纳米微粒
●沉积由Pd₅₆₁Ni_n核壳微粒构成的有序的导线
●在非常低的(液氮-)温度下气相淀积金；可能有前面的带有有机薄膜的涂盖层
除了纳米微粒，在孔隙中还可以构造由富勒烯(Fullerenen)构成的纳米小管(巴基管)，其中优选的是，镍纳米晶体被作为胚芽电镀地施加在前面被露出的半导体衬底上，并且在其上，在被蚀刻的离子轨迹中生长纳米小管。其中纳米小管优选地不是从电弧放电中，而是通过其它的技术、例如从等离子中被淀积，以减少附加的无定形碳层的沉积并且能够实现这种等离子结构，纳米小管沉积优选地在被蚀刻的离子轨迹中进行。但是其中纳米小管可以根据起毛(Haaren)的方式从孔隙中生长出来。具有被集成的巴基管的TEMPOS结构不但具有通常的TEM-POS特性，而且由此还耦合了纳米小管的机械和电子特性。例如纳米小管的每个运动都会导致整个元器件的电容改变，这可以被用于开关过程。由此可以例如测量最微小的加速和气流(例如作为在人类呼吸系统中的探头应用)；该元器件可以作为纳米天平使用(例如用于病毒、蛋白质等)，其中每个纳米小管被作为天平梁使用。如果小管在局部被绝缘体覆盖，则可由此测定出静电场；由磁性材料构成的局部覆盖则会将该元器件做成为磁场的传感器。
在离子轨迹中也可以引入由硒、碲或其它材料构成的纳米导线。可弯曲的导线的机械改变可以通过电容性的耦合作为电子信号被获得。在此特别有利的是，Se和Te是压电的。
对于覆层适用于任何电阻足够高的导电的材料。在太高的固有导电能力的情况下，例如如果该材料在直接应用中将导致短路，如金属，则导电能力可以被有目的地降低，使得该材料不是同质地，而是以空间上互相分离的分散的团簇或者管被沉积。随后该材料的导电能力通过肖特基发射、穿隧或者类似方式被引起，并且比在同质涂覆中的原始的导电能力低非常多的数量级。其中特别有利的是，该导电的材料是一种分散分布的金属(例如银、钨、铜或者铝铜合金)，半导体化合物(例如III/V族半导体如GaAs或者II/IV族半导体如CdS)，碳同素异形体(如钻石、石墨、类石墨碳、无定形碳以及富勒烯(巴基球和巴基管))，氧化物的半导体(例如ZnO，TiO₂，SnO)，导电的氧化物(例如ITO(铟锡氧化物))或者其中的一种混合形式。含铁流体(Ferrofluide)由于其电学上差的导电的胶质结构而可以使用。特别是银可以简单地以团簇形式被淀积并且可提供大量附加的载流子供使用。不同的金属的混合形式结合了单个组分的好的特性。在导电能力足够小的情况下，即足够高的电阻情况下，替代分散分布的团簇形式的导电材料，也可以使用非常高电阻的材料如富勒烯的贯穿层。
此外，由导电的材料构成的覆层也对根据本发明的半导体结构的功能成形起重要作用。其中该导电的材料可以通过对一种特殊的物质、特别是对湿气和蒸气敏感(sensoraktiv)的具有导电能力的材料补充或者替代，这样TEMPOS结构的感应功能性可以被形成，由此开辟了对于TEMPOS结构的全新应用领域。通过例如在金属覆层或ITO覆层的形成中，通过用传感器材料-在此也可能是附加材料中的以及与导电材料组合的任意混合形式-对导电材料的替换或补充，合适的环境影响可以使得TEMPOS结构的开关状态的直接改变，而无需为此还要附加的电路。在此可以举例：
a)制造由离散的钯(Pd)-纳米晶体构成的导电的覆层：因为Pd的欧姆电阻取决于注入的氢浓度，所以TEMPOS结构被转换为氢传感器。其中灵敏度还可以通过沉积被离子辐射的并且被蚀刻的聚碳酸酯层而提高，因为它同样具有对氢敏感的特性。氢传感器例如在氢能量储存器中具有应用可能性。
b)由巴基球富勒烯(C₆₀)构成的、高电阻的、导电覆层的应用：因为不但C₆₀的欧姆电阻，而且富勒烯层的电容都取决于环境湿气、温度和光辐射，所以TEMPOS结构可以通过使用富勒烯化例如成为湿气探测器、温度探测器、酒精探测器、丙酮探测器和/或光电探测器。在此，这些单个参数的大部分不但可以被分离地，而且也可以被同时地检测，因为它们可以基于对相应的元器件特性不同的影响而互相区别开。在此附加地还可能将相应的元器件作为电压源(光电池，“湿度电池”，“有机物电池”)应用，因为它在光照入之后或者充电之后，借助湿度或有机的气体建立大约+0.5V或-0.5V的电压。
c)同样还可能，富勒烯覆层的导电能力通过离子辐射局部地或者完全地从n型导体向p型导体转换，并且这样TEMPOS结构的特性通过附加的pn结的建立而有目的地调整。组合的温度传感器和湿度传感器在工业和家庭中的、在湿环境中的、非常多电气和电子仪器和机器中得到应用，例如在洗衣机、空调机、水泵、在船上、在游泳池中、化学工厂等等。
d)由碳纳米小管(“巴基管”)构成的高电阻的导电的覆层的应用：因为由巴基管构成的毛毡状的层在其机械变形中不但电阻而且电容都被改变，所以在此可能将TEMPOS结构应用在压力传感器、声学传感器和移动传感器中。这种传感器例如在真空技术和高压技术、音响工业、医药以及汽车工业中得到应用。由于巴基管也可能作为晶体管或发光器使用，所以在此与TEMPOS结构的组合中还有其它应用。
e)向导电的覆层中注入未被辐射的或者被辐射的酞菁(Ptc)层。由此TEMPOS结构可以视Ptc层的规划而定地被作为酒精、甲烷、天然气和类似物质的传感器而应用。在天然气工业中，从开采阶段到家庭阶段都有应用可能性。
f)以电子倍增材料如碘化铯(Csiumjodid)涂上被蚀刻的、更长的、倾斜注入的离子轨迹的内壁作为孔隙(参见后文)。由此被蚀刻的离子轨迹可以被作为光电倍增器使用，这样以相应的TEMPOS结构可以构建多通道放大器盘，其中整个尺寸相对于现在商业上可获得的商品按比例缩小一至两个数量级。通过至导电的衬底(硅通道)中的被蚀刻的离子轨迹出现的电子群集在所属的元器件电路中被转换为模拟的电子脉冲，这样它可以作为辐射探测器使用。显著的尺寸减少对于在宇宙空间中的卫星应用和对于便携系统特别有意义。在作为电子倍增通道的离子轨迹中的电子的、由于更小的尺寸而减小的平均自由路程长度能够减少对所属的真空系统的要求，这导致了进一步的费用节约和重量降低。此外，电子脉冲的持续时间由此被减少到皮秒范围内，这样借助这种新型探测器类型可以实现特别快的测量电子设备。
g)以被封闭(verkapseln)的形式添加感应原料。当这些接触也同时被好地封闭时，根据本发明的可制造的传感器也在液态介质中、例如似水的溶液中达到好的功能。由此，应用领域可以被显著扩大。
h)在被蚀刻的轨迹中注入嵌入流体的(fluessigkeitseingebetteten)含铁流体或者磁性纳米微粒作为孔隙。因为在离子轨迹内，铁磁胶体成为链或者更高维的形状的连接及其定向敏感地取决于外部施加的磁场，这从它那方面而言导致根据本发明的半导体复合结构的电阻性的和电容性的改变，在此有可能构造新型的磁性传感器。然而在这种情况下，被液体填充的离子轨迹还是必须被封闭。这例如可以通过表面地覆盖蜡纳米微粒层并且接着将它熔化成为连续的、密封的隔绝薄膜而实现。由于蜡层的小的厚度，在这种情况下至少保证了已经在低频工作中的足够的电容性电流耦合。
i)以激发器材料(Aktuator-Material)、例如锆钛酸铅、PZT、聚合物泡沫(Ploymerschumen)、弹性体和液晶向列的(nematisch)凝胶填充离子轨迹和覆盖TEMPOS结构的表面。在此主要涉及压电材料，它们例如可以按照Sol-Gel方法或者从气相中(例如通过气相淀积或者类似方法)被沉淀。通过将激发器材料引入孔隙中以及置于表面上，一方面可以将基于TEMPOS结构的元器件的输入信号直接转换为机械的变形或者运动(例如转换为声音)(或者反向转换)，另一方面激发器层也能够实现将压力或者声音信号转换为电子信号。在此，激发器和TEMPOS结构的组合的优点在于TEMPOS结构的能力，由于其复杂性，它在不同的物理量之间作为介质物起作用，以使进行这样的直接转换，例如从声音至光、从光至压力、从温度至运动、从湿度至变形、从声音至被调制的射频或者类似转换，并且同时信号始终被电子地继续处理。
j)此外，用于可开关的化学的、生物学的和医学的识别和防御传感器的导电覆层对于特别是安全技术是令人感兴趣的，这些传感器可以以类似的方式集成到具有参数确定的TEMPOS结构的元器件中。相应的覆层本身还可具有非常高的电阻，这显著地扩展了可以考虑的材料的选择。例如作为传感器材料可以向轨迹中加入来自溶液的MoO₃-聚吡咯化合物，它用作对于多种废气、例如对于甲醛树脂(Formaldehyd)、甲醇、乙醇的传感器。此外还可以向孔隙中嵌入热反应的(thermoresponsible)凝胶。基于其被定制地可调整的能力，即在临界温度下膨胀，它可以通过这种方式直到一个确定的临界温度通过封闭孔隙在某种程度上阻止TEMPOS结构的功能，并且只有在该温度之上才使之活动。这种传感器可例如作为火焰探测器以及用于家庭设备使用。与合适的激发器相结合，可以以这种方式制造小型化的警报器或者类似产品。
k)通过在共同的、具有TEMPOS结构的元器件中并行使用合适的传感器材料，可以不仅以电阻性的而且以电容性的途径同时测量预给定的测量量(例如温度、压力、湿度、光或者化学物质)。在现有技术中(参见J.Wang等的出版物III“Dualamperometric-potentiometric biosensor detection system for monitoringorganophosphorus neurotoxins”，Analytica Chimica Acta 49(2002)197-203)仅仅公开了一种具有两种不同的测量配置的变换的电阻性或者电容性测量，在这些配置中，两种分开的测量途径在要求之下互相比较，以由此通过重合来实现更好的响应灵敏度。此外孔隙可以以由阿拉伯胶和铬盐构成的具有大约10^-6S/cm的导电能力的合成物填充。
带有参数确定的TEMPOS结构的、可能的生物传感器的原理上的工作方式例如可以如下进行。特殊的荧光分子的、例如结合在该结构上的、对生的(konjugiert)聚合体的光被通过确定的被集成的分子(“猝熄物(Quencher)”)抑制。若一个合适的生物分子、例如抗体与猝熄物接触，则它们互相结合并且一同释放出荧光分子，该分子随后开始发光。通过在对于电绝缘的层合适的波长范围中的荧光分子的选择，并且通过使用特殊的氮氧化硅层(下面被称为“SiON”)，SiON的光致发光被利用，这样开始了被加强的光发射，它进一步提高了生物的检测灵敏度。光电池的总效率相应地提高。但是，在成功的检测之后，这种传感器类型必须通过连接上新的猝熄物分子而被再次激活。为了在具有TEMPOS结构的元器件中的实现，在SiON中锥形地被蚀刻的离子轨迹推荐更大的外径(＞＞1um)在其内壁上可以结合荧光分子，并且在其细胞联合体(Zellverbandes)内部的生物分子可以暂时地靠在其上。轨迹的锥形伸展的结构另一方面起这样的作用，即在至衬底层、例如硅的边界面上，被生成的荧光被集中，这样可以实现高的发光效率。
为了能够探测生物武器，与在构建TEMPOS结构作为生物传感器的相同的概念被应用，-区别是，相应的猝熄物必须被定制到相应的病毒、细菌、真菌等上。针对爆炸武器，TEMPOS结构可以被作为“人工鼻”使用。在此，所有常见的炸药的特性都被利用，由于其具有高含量的亚稳的有机氮化合物而在室温下始终具有一定的蒸气压力，这样它们原理上可以通过其排气产物被证明。即当TEMPOS结构被设置有一个相应的、排气产物被连接至其上的接收器时，并且在此接收器在它那方面中具有足够明显的其电气特性(例如电阻、介电常数、极性、电荷状态)的改变，则可以相应地制造炸药探测器。对毒气也适用相同的原理。在所有情况下，为了提高反应灵敏度，相应地以接收器修改的TEMPOS结构都可以被设置到其对此最佳的工作点上。该工作点通常位于这样的区域的边界，在该区域中使用局部的负性差分电阻(见下面)。随后，由于武器材料的存在而导致的工作电压的非常小的改变可以将特性推移到局部的负性区域中，这样结果产生非常大的信号。
从前面的描述中出发，第二大类的参数组也清楚了。在此涉及在电绝缘层中的孔隙的尺寸和分布。可以改变的除了分布密度之外还有孔隙直径、孔隙至层中的进入深度(孔隙可以贯穿地或者作为“基本孔”构造)以及孔隙外形(孔隙可以是圆柱型或者也可以是锥形地伸展)。对于专业人士清楚的是，通过这些参数的相应的规划可以产生分别不同的迁移关系，它们可导致复合结构的原则上不同的功能。TEMPOS结构的其它的参数位于电绝缘层的范围中和半导体衬底中。根据另一种发明实施形式，有利的是，电绝缘材料是一种硅化合物，特别是氮氧化硅，或者一种碳同素异形体或者一种聚合体，特别是光致抗蚀剂或者聚酰亚胺。其中SiON特别地显示出已经谈及的特别的光致发光特性，这在应用中由于电致发光而导致强劲的光发射。属于碳同素异形体的还有富勒烯，它可以以特别的方式被掺杂，以及金刚石层和类金刚石的层。光致抗蚀剂或者聚酰亚胺给出了较早的传统的绝缘层，但是它们可以被简单地构造。此外根据下一个发明扩展方案，半导体衬底可以是稀氧的硅或者切克劳斯基-硅(Czochralski-Silizium)。特别是在后者中其对于氧气的高补偿能力具有重要意义。此外衬底可以根据功能规定而相应地被掺杂。
许多在TEMPOS结构中作为导电的、然而高电阻地形成的覆层和/或孔隙填充物使用的材料不仅对于一个物理-化学量，而且对于其中的许多都具有传感器特性。由此在可疑情况下可能很困难，将由在一个元器件中的单个TEMPOS结构发出的电学信号明确地归于确定的源。在这种情况下，根据下一种发明扩展方案有利的是，不同的参数确定的、特别是关于导电材料的选择的区域相邻地布置在共同的半导体衬底上，这些区域分别覆盖不同的物理-化学量的多样的范围。由此，多个以不同的覆层设置的TEMPOS结构可以同时作为传感器使用并且其信号被相互比较。其中还重要的是，要注意相应的传感器信号的符号。组合的覆层(Belge)可以设置有相应的评估电子设备，这样通过这种方式形成多功能传感器(“人工感官”)，它们能够同时并且具有高可靠性地覆盖不同物理-化学量的整个范围。一个简单的例子是具有银团簇层的TEMPOS结构，它们只是光敏感的。与此相对，具有导电的、但是高阻值的富勒烯层的TEMPOS结构对于光、湿度、酒精和丙酮蒸气是敏感的，其中湿度导致正信号，光和有机蒸气相反导致负信号。当一个富勒烯TEMPOS结构、即一个MOSBIT结构提供一个负信号，并且同时一个银团簇TEMPOS结构没有提供信号时，则源可以明确地确定为有机蒸气，排除光入射作为原因。若相反，则在两个传感器的同时响应中确信地假设为光入射；附加地存在有机蒸气现在也可能，但是不确信。一种第三的、在此为了比较的目的而提及的传感器、例如具有SnO覆层的TEMPOS结构，可以用于确定比率。当它响应时，则除了光入射还存在酒精蒸气。此外还可能将其它的参数、例如孔隙密度，按区域地改变。
另外的参数是在由电绝缘材料构成的层的表面上的导电覆层的结构的构型。其中特别要提及这样的实施形式，其中在两个表面触点之间的覆层被完全地断开，这样在两个表面触点之间的贯穿的导电连接只能通过至由电绝缘材料构成的层的介面附近的、在半导体衬底中被掩埋的导电沟道给出。该沟道穿过其余的表面覆层和导电的离子轨迹地被控制。在该成形中也涉及可运行的结构，其特性曲线强烈地相似于普通二极管特性曲线，并且通过施加一个栅极电压可以被移动。这种方式构造的、基于TEMPOS结构的元器件以有很强的光敏感性而出众。在日照的辐射下，它在阻塞方向就已经非常强地导电，因为与大多数传统的TEMPOS结构不同，在此被掩埋的导电沟道大部分相对于光入射并不被光学地遮盖，而是曝露的。根据工作点而定地，它们可使用这些结构作为光电阻或者作为光二极管或者光电池，与传统的光敏元件不同，它们的反应能力可以通过所施加的栅极电压被控制。
另外一个参数是在半导体衬底上的介电层的材料。作为在半导体衬底(一般是硅)上的绝缘材料不仅可以考虑二氧化硅、氮氧化硅、金刚石、聚合物等等，而且还有多孔氧化铝(Al₂O₃)。为此，铝例如可以通过溅射沉积被施加至硅晶圆上，并且该层随后被阳极地氧化。在铝的氧化中，生长出一种具有极其平行的孔隙的有规则的排布的材料，其典型直径为20nm至200nm。当铝被耗尽至硅上时，该Al₂O₃生长停止。在这种情况下，不再需要随后的离子注入和蚀刻过程。然而Al₂O₃的孔隙没有贯穿至半导体衬底；在其上还有剩余的铝层以及薄的铝氧化物层。因为后者可以作为隧道势垒起作用，所以它不一定是有害的，而是相反可能正好对于在TEMPOS结构的基础上的量子电子元器件(见下文)的生成是有用的。在氧化铝的孔隙中，可以如通常那样又引入不同的材料。对此虽然可以承受非常高的处理温度，然而不能承受酸性或者碱性的介质，因为它们会分解氧化铝。此外，在Al₂O₃孔隙中可以生长例如巴基管，它可以被作为传感器或类似器件使用(见上文)。
替代具有被引入的被蚀刻的离子轨迹的SiO₂层或者SiON层，也可以在半导体材料上淀积所谓的“分子筛”，例如介孔(mesopores)的二氧化硅，它包含由2.7nm宽的孔隙构成的规则图案。(半)导电的材料可以被引入这些纳米沟道中，例如通过电镀方法。根据是否纳米沟道可以(通过结合相应的有机膜)被联网或者不能被联网而定地，形成纳米导线或者纳米珍珠链(“纳米项链”)，它们具有其导电能力的不同参数依赖性。在原理上，斑岩(Porphyrene)也可以为此而被使用。
此外在确定的结构性布置中，特别是在相对狭窄的孔隙直径、金属团簇或者黄铜矿(Chalkopyrit)团簇(例如Ag纳米微粒或者CdS纳米微粒)的情况下，在由电绝缘材料构成的层的孔隙中以及表面上的TEMPOS结构具有其电流-电压特性的局部不稳定性。该效应可能是量子电子效应的后果并且通常与光发射相耦合。该不稳定性可以作为轻微的噪音而引人注意，该噪音在一定的电流强度之上响起。在此噪音由在特性中的小尖峰构成，它们在更高的电流下倾向于更小的电压。有时在电流-电压特性中的这些尖峰在某个点表现得特别强。这是一种与Esaki二极管或者隧道二极管的特性非常相近的特性。最后，也在一个确定的临界电压之上，电流显著变大，而没有在一个更高的值上又稳定下来。电流变大伴随着电压的一定程度的降低，这样元器件具有一个非常强的、出现的负性差分电阻。在电子电路中通过直流电压或者直流电流设置的工作点中，电阻虽然是正的，在小的(差分的)电压上升时，电流仍然下降。对于小部分重叠的交流电流或者交流电压，相应的元器件像一个小的负性电阻一样起作用。这些具有局部负性差分电阻的、基于孔隙的结构可以恰当地以首字母缩写：“NERPOS”(“NEgative Resistance of Pores in Oxide onSemiconductors”)表示。每个具有局部负性差分电阻的结构都可以已公开地被用于构建例如放大器、在数字技术中使用的触发器以及振荡器。因为迄今在市场上主要只有Esaki二极管或者普通的隧道二极管作为具有负性电阻的元器件，所以这些应用方面迄今还被保留。现在该领域也可以被具有纳米微粒的有源的NERPOS元器件开拓。
TEMPOS结构的另外的参数是电极外形。在基本布置中，在TEMPOS结构的表面的两个位置以及在背面的一个位置处设置了电极用于接触。这样构造的半导体复合结构随后可以作为基于TEMPOS结构的、根据参数确定可以调整功能的元器件被使用。此外关于电极布置可能的是，将经典的场效应-晶体管概念与TEMPOS结构的概念结合。为此必须仅在TEMPOS结构的上表面再设置一个源电极(Source-Elektrode)和漏极电极(Drain-Elektrode)。这些电极可以一方面直接被设置在被掺杂的半导体衬底上，其方式是在那里首先将邻接的、由电绝缘材料构成的、具有高阻值覆层(例如富勒烯或者分散的纳米晶体)的层去除。然而如在FET晶体管中那样，这要求在源极接触结构和漏极接触结构中附加地掺杂，以便在那里在半导体中形成一个导电区域。当源极电极和漏极电极通过在由电绝缘的材料构成的层中的、薄的高导电的离子轨迹直接被集成至基于TEMPOS结构的元器件中时，该开销可以被避免，因为硅边界层已经通过在氧化物层中的固有载流子的感应变成导电了。借助所提及的组合，两个元器件的特性可以有益地统一。这样从源极电极至漏极电极的电流可以通过三个基本电极v、w、和/或o的每一个作为控制电极(栅极)地控制。在基于TEMPOS结构的元器件的上表面的高阻导电的层的电容性或者电阻性的改变也影响源极-漏极电流。反过来，可以通过源极或漏极的载流子注入影响TEMPOS特性。这能够在单个元器件内实现非常复杂的逻辑电路的构建。
此外，在由电绝缘材料构成的层中的、以半导电的或者导电材料填充的孔隙也与薄的、电绝缘的层相邻，这样可以形成隧道势垒，并且量子电子的纳米元件可以基于隧道效应而获得。其中薄的绝缘体层可以以不同方式制造。
在由电绝缘材料构成的层中的贯穿的离子轨迹的表面蚀刻之后，在离子轨迹内被露出的半导体衬底、例如硅，在确定的温度和时间下被氧化，这样在衬底表面上在离子轨迹的区域内形成一个非常薄的、确定厚度的氧化物膜，厚度典型地在1nm和5nm之间。在正常气氛中的更长工作下，在被蚀刻的离子轨迹的底部的被露出的半导体衬底已经可以通过自然的侵蚀过程转化为足够厚的氧化物层。替代在半导体衬底上通过氧化产生薄的绝缘体层，整个被蚀刻的离子轨迹还可以以1至5nm厚的绝缘体薄膜覆盖，这例如可以通过由聚奈二甲酸二乙酯(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)或者类似材料构成的抗蚀剂的沉积进行。此外，在由电绝缘材料(电介体)构成的层中的离子轨迹可以不贯穿蚀刻至半导体衬底，而是将蚀刻过程在将要贯穿时停止，这样在轨迹尖端和半导体衬底之间留有大约1nm至5nm的距离(“基本孔孔隙”)。该距离可以在蚀刻过程中通过在半导体衬底和被蚀刻剂填充的离子轨迹之间的电容的测量来控制。作为另外的制造替代方案，该电介体也可以双层地被构造，其中位于在半导体衬底上的1nm至5nm厚的层难以被蚀刻(例如由氮氧化硅SiON构成)，并且位于其上的、显著更厚的层(例如由SiO₂构成)更容易蚀刻。随后借助弱蚀刻剂的轨迹蚀刻过程在到达边界层时停止，这样形成具有到半导体衬底前的剩余绝缘体层的被蚀刻的轨迹。
接下来，这样制造的结构的孔隙以导电材料填充。该材料可以是高阻值的或者低阻值的。该结构的表面以高阻的导电材料被覆盖-优选地以与在被蚀刻的轨迹中相同的材料覆盖，如果它是高阻值的话。良好导电的材料的使用导致另外的电流/电压特性。由此可视材料的所选的电阻而定地，结构可具有不同的电子特性。接触可以通过在结构的表面的两个触点以及在硅上的反面接触(Rückontakt)以相同的方式来进行，如已经在基于TEMPOS结构的不同元器件中所描述过的那样。当在被蚀刻的离子轨迹中嵌入的导体由分散的、(半)导电的纳米晶体构成时，具有了另外的制造可能性。纳米晶体可以在填充至离子轨迹之前被绝缘层包围(核-壳结构)，这样它们接下来不会与半导体衬底直接导电地接触。在这种情况下，在轨迹中可以不构建隧道层。当在构建基本孔孔隙(见上文)时，导电的纳米团簇、例如通过离子沉积被集成到在孔隙和半导体衬底之间的、由电绝缘材料构成的、剩余的贯穿的层中时，隧道层的构建也可以被省略。随后在纳米团簇的上方和下方分别形成一个关于位于其上的孔隙的隧道势垒。通过这种措施，单个电子晶体管(SET)的结构可以被集成到TEMPOS结构中。通过这种方式，每个单个轨迹的特性变得明确得多，这样，基于TEMPOS结构的元器件的整体特性可以被根本上更好地复制。这特别适用于具有负性的、差分电阻的TEMPOS元器件。在这种情况下，传统的栅极控制被通过两个存在的触点的组合控制所承担。
在这种情况下，即层由一种由金刚石或者聚硅烷(Polysilanen)构成的电绝缘材料构成时，(这样离子轨迹具有一个固有的导电能力，即不再需要以导电材料填充)，对于制造可以仅使用双层的电介体(1nm至5nm SiO₂、SiON光刻胶或类似材料)以及(由金刚石、聚硅烷或者类似材料构成的)更厚的层。在重离子辐射之后，双层层的离子轨迹具有结构：(SiO₂，SiON或者类似材料)/(包含sp₂的碳，SiC或者类似材料)，因此由在半导体衬底和差的导电性的离子轨迹之间的薄绝缘体薄膜构成。
这样以不同方式在半导体衬底和在半导体衬底上构建的导电沟道之间所引入的1nm至5nm的薄绝缘体层用作沟道势垒。其理论已经公开了数十年；大约十年来，它们成为电子研究的焦点。在上述的建议中涉及这样的策略，即向(半)导电的零维或者一维结构中插入隧道势垒，以通过这种方式获得穿隧效应或者完全的库仑阻塞。这些结构一方面可以仅在单个的离子轨迹中实现(这对于用于实现高的元器件密度的纳米电子设备是有利的)，也可以是在一个像素(Pixel)中的多个借助一种棋盘状的接触被提及，或者可能有非常多的(典型地几个10⁶至10⁸/cm²)类似的元器件并行地被组合并且被同时接触。
同时，此外被公开的是，被引入巴基管中的缺陷例如弯折或者类似缺陷如隧道势垒那样起作用。在具有两个相邻的缺陷(例如两个弯折)的巴基管中，库仑阻塞可以被实现，这样可以构造隧道二极管。在上面已经提及在孔隙中的巴基管的生长。通过在其生长阶段的合适期间向巴基管中构造缺陷(例如在其生长过程中通过气相淀积向小管中短期地引入异质原子)可以有目的地将隧道势垒引入其中。由此随后基于巴基管，可以在离子轨迹内生成隧道二极管或者SET类似的结构。替代地，巴基管在其从被蚀刻的离子轨迹(或者其它孔隙)中生长出来之后，可以为了制造隧道效应而被弯折并且表面地被接触。其中巴基管可以从离子轨迹中生长出直至μm或者mm的长度。随后它一方面可以作为用于非常短的微波或者非常长波的红外线的天线，另一方面作为细微的共振器用于非常高频的超声波。在最后一种情况中，机械振荡转化为电学信号通过系统的电容改变进行(在离子轨迹中的巴基管触点)。最后巴基管也可以被纳米或者微观的物体(例如细胞或者酶)覆盖，这导致纳米小管的固有振荡频率的改变。该频率改变原则上是可电子测量的。由此巴基管-离子轨迹元器件可以作为生物传感器使用(参见上文)。
用于制造参数确定的TEMPOS结构基本上包含下列工艺步骤：
I.将由电绝缘的材料构成的层施加至一个p型或者n型掺杂的半导体衬底上
II.在由电绝缘的材料构成的层中生成掺杂沟道
III.在掺杂沟道中以及在由电绝缘的材料构成的层上施加由导电的材料构成的覆层，并且
IV.在由电绝缘的材料构成的层上和半导体衬底上沉积电极。
其中单个的工艺步骤可以以已公开的方法执行。特别是工艺步骤I，其中电绝缘的氧化物层可以通过传统的热氧化制造，然而也可以优选地借助等离子化学气相沉积在200℃至300℃的温度范围中的过程温度下执行。在该沉积技术中，即其中材料从等离子状态中被沉淀，适当的温度范围导致显著的能源节省。在此可以通过准确地调节等离子参数来确定优选地待制造的、发射光的SiON层的化学计算的组成，这不但确定了必要时需要的可蚀刻性，而且还确定了发光量。此外无需真空技术和净化室技术用于制造TEMPOS结构，这同样降低费用。
在工艺步骤II中的掺杂沟道例如可以传统地通过有掩膜和无掩膜的光刻技术方法、例如以电子射线制造，其中在此可实现100nm范围内的下结构边界。因此为了形成作为纳米级的孔隙的掺杂沟道，工艺方法II可以优选地借助以高能重离子辐射由电绝缘的材料构成的层来地执行，其中这些孔隙具有在由电绝缘的材料构成的层中的、可选择的、统计的分布，并且具有可选择的孔隙直径、孔隙深度和孔隙形状，其中这些孔隙参数可以通过辐射参数的选择调节。通过使用离子辐射，特别是具有高精度的纳米级的孔隙可以被相对简单地制造并且在工业标准上预先大量生产。其中一方面可以直接通过离子辐射实现将在孔隙区域中的不导电的材料转化为导电材料，例如在将不导电的、具有sp₃结构(金刚石结构)的碳转化为导电的具有sp₂结构(类石墨结构)的碳的情况中。此外根据本发明的有利的改进方案，在方法中也可以考虑，在工艺步骤II中为了形成掺杂沟道，进行紧随在辐射之后的离子轨迹的蚀刻，其中孔隙参数可以通过选择蚀刻参数、特别是蚀刻持续时间来调节。由此孔隙参数不但可以通过辐射，而且还可以通过蚀刻被调节。
在对由导电的衬底和电绝缘的层构成的结构、例如SiO₂/Si或者SiON/Si结构以高能重离子辐射时，离子地点和离子能量的选择视为了待制造的孔隙的、通过接下来的蚀刻要达到的轨迹几何形状而定。其中在此要说明的是，孔隙制造可以通过需要粒子加速器的离子辐射通过储进的(bevorratende)半成品制造而惊人地-特别是相对传统的制造方法-廉价地来进行。例如在一个典型的、具有辐射流为10⁹离子/s的重离子加速器上，在假设的费用为每小时辐射时间为1000欧元时，用于对具有10cm直径的晶圆片进行辐射以产生每cm²10⁷个离子轨迹，费用仅为约20欧分。在非常重的投射离子(Projektilionen)(例如Xe、Au)和高能量(大约几百MeV至几GeV)情况下，可以通过接下来的在合适的材料中、如SiON中的蚀刻生成具有近似圆柱形几何形状的孔隙，在中等原子序数的投射离子(例如Ar、Kr)和小能量(大约几十MeV至大约100MeV)情况下，蚀刻结构变成针形(锥形)或者漏斗形。以非常轻的投射离子，特别的结构的向外蚀刻(Heraustzen)是不可能的。根据应用而定地，离子辐射可以或者覆盖整个表面或者借助光刻技术二维地被构造。在此，该构造例如可以设计将孔隙分配给待安置在由电绝缘的材料构成的层上的电极。在离子轨迹的必要时、后继的蚀刻中，蚀刻剂通常是氢氟酸，蚀刻剂浓度和蚀刻持续时间的选择根据待蚀刻的材料(例如SiO₂、SiON)和它们的确切的化学组成确定。视应用而定地，离子轨迹可以通过蚀刻持续时间的变化在整个长度上的、即直到衬底边界层地被蚀刻，或者只是部分地作为针型空腔地表面蚀刻，或者离子轨迹可以以不同的直径被打开。若孔隙没有完全地穿透电绝缘的层，则载流子注入主要在电绝缘层中进行，这特别在SiON中导致升高的光输出。这个概念由此特别适用于光电元器件。蚀刻持续时间由此通过孔隙长度和孔隙直径决定了从中开发的结构的功能，例如作为npn型晶体管或者pnp型晶体管。因此，在TEMPOS结构中，第一次可以制造与借助异质原子的掺杂不同的典型的结构。
在基于TEMPOS结构的元器件中，对于极度的微型化和更高的孔隙密度，将来精确的孔隙定位是不可缺少的；在TEMPOS结构中的通常的统计上的孔隙分布在此是不够的。为此例如可以或者使用纳米光刻技术；每个离子被以合适的转向系统单个地写在基于TEMPOS结构的元器件上，或者多孔的氧化铝被直接地或者作为掩膜被使用，用于对在半导体衬底上的介电层的离子辐射。
特别是在SiO₂层或SiON层上以及在被蚀刻的离子轨迹中根据工艺步骤III施加导电的、但是高阻的层，例如可以通过银蒸镀或者银或者其它的导电材料的化学气相淀积进行。还可能的是，在相应的被设置的胶体上从液相中淀积。在沉积中，覆层在其导电能力中应该这样设置，使得它一方面可以通过离子轨迹实现良好的、向位于其下的Si中的电荷注入，而另一方面在表面上具有不可忽视的电阻，这样在表面上的多次接触也不可能在这些触点之间有短路(“部分导电能力”)。例如分散分布的、由金属或者导电氧化物如铟锡氧化物(ITO)构成的纳米团簇可能作为合适的导电层，后者由于ITO的透明特别用于光学应用。部分导电层可以-根据应用而定地-或者覆盖整个样品，或者借助光刻技术被二维地构造。接着在工艺步骤IV中，被制造的TEMPOS结构以已公开的方式与对于所期望的功能而策略性地适合的位置接触并电连接。根据孔隙、导电层和电触点的几何布置而定地，由此可以进行从简单的模拟或数字电路技术向多级逻辑元器件过渡。
与具有局部被改变的参数的组合TEMPOS结构类似，根据一种方法扩展方案还有利的是，在工艺步骤III中由导电的材料构成的不同的覆层被施加在掺杂沟道中以及被施加在由电绝缘的材料构成的层上。由此，在其参数中几乎可以制造任意选择的并且连续和/或不连续伸展的TEMPOS结构。
参数确定的TEMPOS结构的一个特别的优点在于其显著的普遍性和灵活性，这导致形成非常不同的元器件，还具有不同的物理功能原理，然而仍然具有统一的外观。新的TEMPOS结构作为统一的原始材料，适用于实践中的纳米级的、在有源和无源的以及在模拟的和数字的实施形式中的电子和光电子基本元器件的实现，例如晶体管、SET(单电极晶体管)，FET(场效应管，还有联合的JFET)、放大器、发生器、振荡器、触发存储器、电阻、电流控制电阻、电容、二极管、S-隧道二极管、热敏电阻、热敏电容、光电阻、光电容、光电二极管、双极型(光敏)晶体管、光电池、发光二极管、湿敏电阻、湿敏电容、湿敏二极管、湿敏电池、有机气体电阻、有机气体电容、有机气体二极管以及有机气体电池。参数确定的TEMPOS结构的一种有利的应用特征由此在于，在一个具有尽可能少数目的附加开关元件的简单的电路布置中的作为电子的、有源或无源的元器件的功能，特别是以作为晶体管、电容器、电阻、放大器或者振荡回路(高频元件)的构型的功能，作为光电元件的功能，特别是以作为光发射器或者光检测器的构造的功能，作为湿电子元件的功能，特别是以作为湿敏电池的构造的功能，或者作为传感器的元件的构造的功能，特别是以作为传感器细胞的构造的功能，作为数字元件的功能，特别是作为触发器的功能，或者作为这些元器件的组合的功能，其中相应的功能性的形成通过TEMPOS结构的参数确定，特别是通过以孔隙和覆层形式的掺杂沟道的形成以及通过工作点的通过施加量的变化的部分地调节以及通过电极的排布形成，其中覆层由以纳米团簇形式的导电材料构成。专门的实施例将在专门的描述部分给出。
原则上，TEMPOS结构不只表现无源的特性，而且还表现有源的特性。在被实现的具有无源特性的电子元器件中，存在的信号在信号的贯常的衰减下被修改，在有源元件中信号被生成并且产生放大器功能。相对于传统的电路布置，在所有被实现的电路中对附加的电路元件的需求显著变小。TEMPOS结构表现出真正的晶体管效应。由此TEMPOS结构有利地根据其结构上的布局不但可以作为有源的、而且也可以作为无源的电子元件使用。还有参数组合(例如在：在p型Si上的无光致发光的SiON；离子轨迹50s被蚀刻，带有Ag团簇)，它们导致具有强烈负性电阻的特性。这种参数组合是光抗的，即光入射意味着I_V/V_VW特性的建立，这样放大系数强烈地变大。从一个临界光强开始，例如在日光和1mW激光的光之间，电阻变为正并且放大系数崩溃。由于非常陡峭的特性，元件对于在光强中的极小的区别极其敏感地反应，这样在此提供了非常敏感的光度计的构造。另外的应用可能性是通过利用特性曲线变化的下降部分的、具有TEMPOS结构的模拟的和数字的双向放大器作为隧道二极管或者Esaki二极管意义上的去阻尼部分(Entdmpfungsglied)。该双向性给出了一个特别的优点：以一个传统的晶体管，电路只能在单向工作，例如从麦克风至扬声器。以基于TEMPOS结构的元件，从扬声器到麦克风的该相反方向也可以被使用。一种来自于有源放大器功能的另外的应用例如是一个振荡器。此外基于TEMPOS结构的、具有紧密的、以金属的或者半导体团簇填充的孔隙的实施形式局部具有差分负性的电阻(NERPOS)。通过该特性，数字的元件、例如触发器和存储器可以被设计，这样数字技术也可以被考虑作为TEMPOS结构的应用领域。
本发明的构造形式为了其进一步的理解在以下借助概要的附图详细说明。其中：
图1在截面中示出了具有贯穿的圆柱型孔隙的、根据本发明的半导体复合结构(TEMPOS结构)的原理性构造，
图2示出了根据图1制造的TEMPOS结构的SEM拍摄图，
图3示出了具有未贯穿的、锥形孔隙的TEMPOS结构的原理性构造，
图4示出了扩展的TEMPOS结构的电子工作原理的原理示意图，其中集成了源极触点和漏极触点，
图5示出了由TEMPOS结构构成的元件的第一等效网络，
图5A示出了由带有负性差分电阻的TEMPOS结构构成的元件的第二等效网络，
图6示出了作为在室温下非线性电阻的TEMPOS结构的特征曲线，
图7示出了作为在升高的环境温度下的非线性电阻的TEMPOS结构的特征曲线，
图8示出了作为npn型晶体管的TEMPOS结构的特征曲线族，
图9示出了作为pnp型晶体管的TEMPOS结构的特征曲线族，
图10示出了作为npn光电晶体管的TEMPOS结构的特征曲线族，
图11示出了作为依赖于入射的光强的光电二极管的TEMPOS结构的电容和导电性，
图12示出了具有由银团簇构成的中断的覆盖层的TEMPOS结构的第一特征曲线族，
图13示出了具有由银团簇构成的中断的覆盖层的TEMPOS结构的第二特征曲线族，
图14示出了作为湿度传感器的TEMPOS结构的特征曲线族，
图15示出了在一个确定的电压阈值之上具有噪音的TEMPOS结构的特征曲线族，
图16示出了具有局部形成的负性差分电阻的TEMPOS结构的特征曲线族，
图17示出了示出了具有强烈的负性差分电阻的TEMPOS结构的特征曲线族，
图18示出了TEMPOS结构的谱系，以及
图19示出了TEMPOS结构的参数表
并且下面的附图示出了具有导电的纳米团簇的TEMPOS结构的应用的电路布置，其中TEMPOS结构被应用为：
图20热敏电容传感器-振荡器，
图21本机振荡器的光敏电容远程控制装置，
图22低频噪声源，
图23光敏电阻传感器，
图24光敏电容传感器，
图25带通的光敏电容远程控制装置，
图26低通的光敏电容远程控制装置，
图27高通的光敏电容远程控制装置，
图28信号频率倍增器，
图29幅度调制器，
图30不稳定的多谐振荡器，
图31热敏电阻传感器，
图32光敏晶体管级，
图33光电纳米团簇辐射，以及
图34振荡回路
并且下面的附图示出了具有负性电阻(NERPOS)的TEMPOS结构的应用的电路布置，其中TEMPOS结构被应用为：
图35模拟的、双向放大器(上半为电路结构，下半为电压放大器，M1为输入的电压曲线，M2为放大器之后的输出信号)，
图36与传统的晶体管电子设备(下)相比的简单的NERPOS振荡器(上)，
图37复式(Tandem)-双串联低频振荡器，
图38幅度调制的振荡器(上半为电路结构，下半为信号变化曲线，M_NF为调制信号，M_AM为已调的载波频率)，
图39锯齿波发生器(上半为电路结构，下半为锯齿形输出信号)以及作为
图40光电的触发器(上半为电路结构，下半为电压变化曲线)
并且下面的附图示出了具有湿度敏感的富勒烯(MOSBIT)的TEMPOS结构的应用的电路布置，其中TEMPOS结构被应用为：
图41频率数字的(frequenzdigitale)气体传感器，
图42模拟导电的气体传感器放大器，
图43模拟的气体-电流-转换放大器，
图44模拟-电阻性的气体传感器放大器，
图45模拟的气体-电压-转换放大器，
图46气体-电压电池，以及作为
图47太阳能电池
在上面已经提及，根据本发明的半导体复合结构一般地都可以以“TEMPOS”作为“Tunable Electronic Material with Pores OnSemiconductors”的缩略语表示。与此类似，具有作为在电绝缘的层上的导电的、然而高阻的覆层的、具有湿度敏感的富勒烯的TEMPOS结构可以以缩略语“MOSBIT”表示，其中涉及名称“MOisture Sensoringwith Buckminsterfullerene in Ion Tracks”的缩略语。此外具有局部的负性差分电阻的TEMPOS结构可以以“NERPOS”作为“NEgativeResistance of Pores in Oxide on Semiconductors”的缩略语表示。而通过使用这些概念并没有将本发明限制在特定的、已导致该概念选择的实施形式上。
图1在截面图中概要地示出了具有半导体衬底SCS和由电绝缘的材料构成的相邻的层EIL的参数确定的TEMPOS结构。TEMPOS结构通过三个电极o、v、w(以“端子”或者“抽头”在电学上意义相同)被电接触。在由电绝缘的材料构成的EIL层中集成了纳米级的孔隙VP形式的垂直定向的掺杂沟道。其中孔隙VP的分布、孔隙直径、孔隙深度和孔隙形状都可以自由选择。在所选的实施例中，圆柱型的孔隙VP在不同大小的、被分配给上电极o、w的组中被示出，这些孔隙VP完全贯穿由电绝缘的材料构成的EIL层并且这样能够实现附加的载流子的特别是进入半导体衬底SCS的简单的迁移。这些附加的载流子可由一种导电材料ECM提供，该材料在所示的实施例中以分散的纳米微粒DNP的形式被施加在孔隙VP内以及被施加在由电绝缘的材料构成的EIL层的表面上。其中分散的纳米微粒DNP在电极o、w之间形成高阻的电阻梯度，这样在此防止了短路。而附加载流子可通过由电绝缘的材料构成的EIL层基本上垂直地迁移。具有分散的纳米微粒NP的孔隙VP在TEMPOS结构中表现了特别大量的针形半导体结区，这样TEMPOS结构可以被称为“多尖端二极管布置(Mulitspitzendiodenanordnung)”。它可以电学上通过具有相应二极管布置的等效电路图表示。
在图2中示出了借助光栅电子显微镜SEM的拍摄图。上面可以见到由电绝缘的材料构成的层，在此为SiO₂，许多不同直径的孔隙以分散的分布集成在其中。在孔隙中的深色中间区域表示位于其下的半导体衬底，在此为Si。在所示的实施例中，孔隙是贯穿蚀刻的。在孔隙周围的明亮边沿示出了其锥形的伸展。在SEM拍摄图中可以看到的白色点是由导电的材料构成的团簇，在此为银，它被施加在孔隙内以及被施加在由电绝缘的材料构成的层的表面上。
图3与图1类似概要示出了参数确定的TEMPOS结构的截面图，然而在此具有锥形延伸的孔隙VP，这些孔隙VP没有完全贯穿由电绝缘的材料构成的EIL层。在这种方案中，附加的载流子更多地向由电绝缘的材料构成的层中迁移。在此例如涉及光敏的氮氧化硅SiON，它在TEMPOS结构的光辐射中放大地成为光发射，该光发射可以在测量中被相应地使用。
图4示出了TEMPOS结构的电子工作原理的原理示意图。至少两个水平的和许多垂直的电流路径(见插入部分)互相竞争，其中在结区形成二极管。每个电流通路通过不同的电位比互相区别。图中示出了：高阻的覆盖层T，各向异性导电的层A，半导体衬底S，在A-S边界层附近的半导体S中的导电沟道C，两个上方触点K_o、K_w，一个下方触点K_v。源极触点K_s和漏极触点K_D在使用水平沟道C的条件下、对于附加集成的可控晶体管的结构化构造可选地被表示。层A的各向异性在TEMPOS结构中通常通过在绝缘体层中互相平行地定向的、主要是垂直的导电路径生成。那些路径可以这样：a)通过以(半)导电材料填充在绝缘体中包含的被蚀刻的离子轨迹，b)如果潜在的离子轨迹是导电的，则通过这些潜在的离子轨迹，以及c)通过类似构建的自组织结构，被形成。由此原理上除了异质的组合结构，根据本发明还可以使用异质和均质的单一结构，它们呈现其导电性的强烈的各向异性(与它们的表面平行地最高是一个非常小的、将近电绝缘的导电性，并且垂直或者与它们的表面有一个夹角方向呈现出至少高出10⁶因子的导电性。)
TEMPOS结构的理论描述。人们进行了第一尝试，为新的TEMPOS结构的工作原理进行物理的解释。为此假设了按照图5的等效网络，然而其中只是涉及TEMPOS结构扩展方案的一种特殊情况(压控电阻)。对于TEMPOS结构的其它很有价值的特性(例如负性差分电阻特性)，以特别是在量子效应领域中的另外的物理观点建立其它的等效网络。尽管如此，在压控电阻的特殊情况中也已经可以获得基础的和指明方向的认识。以根据图5的等效网络，例如从触点o至触点w或v的电流通路可以被跟踪。电流或者可以直接通过表面覆层流向w，或者可以通过位于其下的轨迹流入位于其下的硅中。轨迹可以通过电阻R_o以及具有漏电流电阻R_ox的二极管D_ox描述。在氧化物层之下可以建立增强区、贫瘠区或者反向区。在施加的电压附近，一个这种层(被称为“沟道”)的存在依赖于氧化物的泄漏特性，这可以通过轨迹电阻R_t和二极管参数D_ox和R_ox描述。对于低阻的R_t、D_ox和R_ox，通过C_ox上的场效应，可只有少许的或者根本没有电荷控制。沟道电阻通过R_c描述。在确定的偏压条件下，至端子v方向的电流必须克服从沟道至基极硅的电位势垒，这通过带有泄漏电阻R_L的附加二极管D_L描述。为了比较，传统的已公开的、没有轨迹的MOS电容在二极管D_L的位置通过依赖于偏压的电容来示出，该电容例如通过从反向层至基极硅的过渡区给出，因为这里没有流过直流电流。在触点o和w处有不同极性电压的情况中，还必须考虑在硅表面上有一个附加的pn结。
以这种方式，单个元件的贡献可以被估计。在此特别令人感兴趣的是轨迹电阻R_t，因为它的大小控制了具有自由载流子的层的存在或不存在，即反向层或者富集层，并且由此也控制R_c、D_L和R_L的值。根据该模型的I_V-V_VW特性的详细描述提供了至少在质上与观察一致的结果。在此两种情况必须被区分，它们以类型1或类型2标识。在类型1中，轨迹仅仅少许地被蚀刻，这样R_t很大。类型2相应于较小的R_t的情况，这可以根据经验地通过更长的轨迹蚀刻持续时间被实现。在类型1和类型2中，电子和空穴的角色交换了，这样出现互补的特性。可以看出，视施加的电压而定地，元件或者可以被视为弱的非线性电阻，或者可以被视为通过侧向的场被感应的pn结。在特性中经常出现剧烈的非对称，以及弯曲和/或陡峭的上升。不但贫瘠区，而且反向区和增强区都可以各根据被施加的电压在表面触点下方被生成，这样就可能，将电流从一个触点接通到另一个。在某个工作点上，根据本发明的半导体复合结构具有负性差分电阻，这样它包含pnp型晶体管(在类型1中)或者npn型(在类型2中)晶体管的特性。在此迄今被观察到达到因子24的功率放大系数。晶体管效应可以被复现并且经常伴随点状的光发射。
对于根据本发明的TEMPOS结构的工作原理的借助于根据图5的等效网络推导出的理论的第一基本尝试给出了对于电流/电压特性的粗略近似关系：
I_O＝β(R/(R+2))(V_V+V_W)(V_O-V_W)
其中β＝C_OXμW/L，R是电阻比R_c/R_t，μ是载流子可动性，W是沟道宽度，L是沟道长度，以及V_V、V_O、V_W是在触点v、o和W处施加的电压。这一关系只适用于小电压V_V，因为R被假定为恒定的。然而由于通过场效应在沟道中产生的电荷，R_c随着增加的电压V_V而降低，这导致被观察到的非线性。在非常强的负电压V_ow下，通过增长的场效应，类型1的电流/电压特性变为抛物线形，这样就接近传统的MOS晶体管的特性。
图5A示出了第二等效网络，借助于它，对于根据本发明的、在具有负性差分电阻的特殊构造中的TEMPOS结构(NERPOS)的电子特性的说明应该更深入。灰色表示的是直接在氮氧化物上方的一个另外的薄的并且高阻值的银层，它也填满了离子轨迹。本讨论仅明确限于最简单的情况，即使用p型衬底。这有的优点是，在所使用的电压范围中，衬底被保持在堆积物(Akkumulation)中，并且无需考虑由于反向层的出现而产生的附加的并发情况。简化的等效电路由p-Si的与触点v相连的带阻R_v、基本地描述沿着氧化物界面的电流扩散的带阻R_w和R_o、肖特基二极管D_w和D_o以及在金属化的核轨迹(Kemspuren)中的带阻(Bahnwiderstand)R_Ko和R_Kv(后面的未被示出)构成。在p型硅上的银的肖特基特性的证明是公知的并且例如由Smith和Rhoderick记录。当在o处为负电压并且在v处为正电压的情况下，二极管D_o被接通(offen)，形成一个电流带v-o，它由于该带阻而有欧姆的特性。在假定的在o处为负电压，并且在v处为小的正电压的情况时，则在核轨迹w下显示出负电压，这样二极管D_w被反向极化。随着增加的v的正电压而出现一个点，在该点处w之下向下降的电压是正的。二极管D_w导通。向相邻的p型区域中注入了少数载流子(电子)。要注意的是，电阻R_w基本上集中在硅中的核轨迹周围的围绕着空穴(Austrittsloch)的区域上。这种情况可以与靠在半导体上的金属尖端的电位走向(Potenzialverlauf)相比较。被注入的少数载流子导致电阻R_w的降低并且由此导致二极管上的正电压的升高。二极管重新注入更多的电流等等。在理想情况下，带阻通过注入被这样地“淹没”(überschwemmt)，即它消失并且电流只是还由二极管限制。这样出现了在低阻状态中由高阻状态构成的开关效应，它使得自己作为逆行的特征曲线或者差分负性电阻而引人注目。
以下的观察说明，开关电压v随着负电压o减小。对于二极管D_w在w下的硅中一直使用同样的正电压，以将其接通。开关电压v的降低由此只能意味着，在硅中的带阻变小并且更好地“输送”电位v。该降低通过这种方式实现，即当电压o被降低时，在二极管D_o上调节更高的前向电压。由此二极管更强地注入。这一思想的前提是，在离子轨迹中的带阻R_K比硅的带阻更大。要注意的是，D_w的注入不仅在电阻R_w和R_v上采用，而且还在R_o上采用。借助二极管D_w的接通，在二极管D_o上的电压降也改变；它被继续接通并且由此动用到D_w上的提高的注入。
迄今的说明是对于p型硅进行的。然而还公开的是，具有银金属化的n型硅也具有肖特基特性(例如在Rhoderick和Williams的文章中)。由此可以假设对于根据本发明的具有由n型材料构成的衬底的半导体复合结构也具有类似的开关特性。
在图6中示出了在室温RT下测量的、在作为可控的半导体电阻的方案中的、具有3min的蚀刻持续时间的TEMPOS结构的特征曲线。在电流-电压特性的测量中，显示出阻挡层半导体元器件的典型的I、U特性曲线变化。它的温度依赖性可以根据图7证明，图7示出了在环境温度为60℃时，具有蚀刻持续时间为3min的TEMPOS结构的特征曲线。明显可以看到特征曲线的所期待的平坦化。在这里要说明的是，控制尝试以类似的半导体复合结构已进行过，然而该结构没有孔隙。它们没有示出TEMPOS结构的所描述的特性，而是只是普通的高阻电阻的特性，这指明了本发明基本的特别是在被蚀刻的离子轨迹的方案中、在TEMPOS结构中的电绝缘的层中的导电的孔隙的存在。
图8示出了从TEMPOS结构中以7分钟的蚀刻持续时间(在氢氟酸溶液HF中蚀刻7分钟)制造的npn型晶体管的特征曲线族，在该晶体管中，在TEMPOS结构的银覆盖的表面上的两个电极o、w和在其上覆盖铝的背面上的电极v都是银导电粘贴接触的(silberleitkleberkontaktiert)。在本应用中，在电极v、w之间实现npn型晶体管的控制电流回路并且在电极o、w之间实现npn型晶体管的负载电流回路。随着在负载电流回路中增加的电压Uow，负载电流Io也增加，并且此外可以借助控制电压U_VW控制。这种npn型晶体管功能以在图8中同样示出的结构的简单二极管等效电路图给出，该等效电路原则上由三个多尖峰二极管复合体(Multispitzendiodenkomplexen)构成。与此类似，根据图9，在一个具有10min蚀刻持续时间的TEMPOS结构中在一个扩展的负载电流区域中进行可比较的实验室研究，结果是，以TEMPOS结构的不变的接触只能通过延长的蚀刻持续时间生成和制造pnp型晶体管。相应于等效电路图，半导体复合结构-双极型晶体管在考虑到极性下在一阶近似中同样由三个多尖峰二极管复合体组合而成。
在图10中示出了在具有光敏的电绝缘层、例如SiON的、作为npn型光电晶体管的形式中的TEMPOS结构的特征曲线族。为了支持光敏感性，蚀刻持续时间HF只有5min，这样锥形的、不贯穿的孔隙被生成。光入射流以Φ表示。明显可以看出的是特征曲线随着变大的光入射而上升。图11示出了在作为光电二极管的形式中具有蚀刻持续时间HF为10min的TEMPOS结构的、依赖于入射的光功率的电容改变。这也可以在光传感器中通过可变的电压的测量而求得。
在图12中示出了根据本发明的光敏TEMPOS结构(p掺杂的硅，示出的只是暗电流)的特征曲线族(电流-电压-特性)，如针对在结构表面(见添加处)上的两个表面触点之间的中断的覆层得出的曲线那样。在两个表面触点之间的贯穿的导电连接由此仅仅通过在靠近到由电绝缘的材料构成的层的介面的半导体衬底中的被掩埋的导电沟道给出。该沟道穿过其余的表面覆层以及导电的离子轨迹地被控制。这些特征曲线非常相似于普通的二极管特征曲线并且可以通过施加栅极电压而分开。图13示出了根据图12的、p掺杂的光敏TEMPOS结构的特征曲线族，它通过以不同强度的可见光的辐射来控制。第一曲线示出了依赖电压的暗电流。附加地，施加了栅极电压。所形成的元件的特性如光电二极管或光电池一样。没有施加栅极电压时，形成的元件表现光敏电阻的特性。在图13中示出了光对具有中断的表面覆层的TEMPOS结构的特征曲线的影响。可以看出的是，光以与图12中不同的方式使特征曲线下降，这样湿度和光的影响可以明显地互相区分开。对于作为有机气体传感器的TEMPOS结构得出与光类似的特征曲线族。如乙醇或者丙酮气体与光以类似的方式使特征曲线下降。然而这两种气体不能仅仅以具有富勒烯的TEMPOS结构相互区分开。为了使得这成为可能，必须以一个另外的、例如乙醇特定的探测器(例如具有高阻的SnO覆层和孔隙填充物的半导体复合结构)进行相符测量。
在图14中示出了在作为湿度传感器的形式中的TEMPOS结构的特征曲线族，其中该湿度传感器具有高阻的、导电的材料作为在由电绝缘的材料和由富勒烯构成的孔隙填充物(MOSBIT)构成的层上的覆层。特征曲线具有二极管型的变化。明显可以看出的是特征曲线随着增加的湿度而上升。其中在存在湿度时，没有施加的电压而电流自己电流流动，这意味着，具有富勒烯的TEMPOS结构可以自己产生电压并且作为能量储存器。其原因是在富勒烯和作为衬底的硅之间的依赖环境的触点电位差。
基于TEMPOS结构的元件在确定的结构布置中，特别是在使用金属团簇以及在更高的、被施加的电场强度下具有其电流-电压特性的不稳定性。图15示出了对具有轻微噪声的TEMPOS结构的特性的特征曲线族，该噪声在一定的电流强度之上开始。在此，该噪声由在特性中的小尖峰构成，这些尖峰使得在更高电流时倾向于更小的电压。图16示出了一个特性(在V_ow＝2V以及V_ov＝10V时)，其中这些尖峰在一个确定的点处极其强地被形成。在此涉及一个特性，它与在数字技术中使用的Esaki二极管或者隧道二极管的特性非常相似。最后图17示出了一个电流-电压特性，其中在一个确定的阈值电压之上电流显著增大，而不是在一个更高的值处再稳定。电流增大伴随着电压的一定的减小，这样基于TEMPOS结构的元件具有非常强的显著的负性差分电阻(缩略语“NERPOS”＝“NEgative Resistance of Pores inOxide on Semiconductors”)。
图18示出了一个试验的示图，它在一个谱系中表示出了通过不同的参数确定可以生成的不同可能的TEMPOS结构相互之间的族系(genealogische)关系，只要它们今天已经被公开或者在开发中。不同的开放箭头示出了在其中还期待将来的扩展的主要区域。在图19中以表格形式将TEMPOS结构的可自由选择的参数组织在一起。被记入的还有与其适合的材料和其应用领域。该表格相应于认知的当前状态并且示出了将来扩展的空间。
在图6和图7中示出的3min HF TEMPOS结构的温度依赖性可以在10min HF TEMPOS结构中关于其内部电容(热敏电容)和内部并联电阻(热敏电阻)非常简单地作为确定频率的元件(热敏电容)被安装进根据图20的功能电路和应用电路中，并且被实践地应用，其中图20示出了具有10min HF TEMPOS结构的热敏电容的传感器-振荡器的电学电路图。该传感器-振荡器的频率对于待测量的温度是直接的、数字的量度。测量技术上可以这样在室温和80℃环境温度之间在相应的分析器频谱中确定190kHz的振荡器频率区别。在7min HF半导体复合结构的应用中得出201kHz的振荡器频率区别，并且在5min HF TEMPOS结构的应用中得出188kHz的振荡器频率区别，这样对于该温度测量范围得出大约3kHz/℃的温度传感器灵敏度。在图21中示出了一个本机振荡器的光电容(optokapazitiven)的远程控制的电路图。其中具有蚀刻持续时间HF为10min的TEMPOS结构的光电效应被应用在光电npn型晶体管级的构造中。若禁止在该结构中的直流电流(开路)，则在光辐射的输入(Einkopplung)时关于电容性的改变的测量结果根据图11在电极o、w或v、w处按照数量级地被确认。光电TEMPOS结构的这种特别的特性根据图21借助一个10minHF半导体复合结构被技术上地应用在用于具有频率为f＝3.88756MHz的本机振荡器的光电容的控制的功能电路中。在一个保持较小的、大约百分之一的电容改变的频率调整区域中，在基频f＝3.88756MHz时，该本机振荡器的频率改变为Δf＝16.5kHz。
图22示出了具有预给定的蚀刻持续时间(这里和在根据后面的附图的电路布置中可以相应地选择)的TEMPOS结构对于低频噪音源的应用，其中在TEMPOS结构中的高的局部电场强度引起随机的、经常的电学放电和再组合(Rekombination)，并且因此在分支点产生可测量的噪音电压。如根据图10的测量示出的那样，随着光辐射的输入Φ、λ，在I、U特征曲线族中的斜率也改变，即半导体复合结构的差分电学电阻(光敏电阻)也改变，并且根据图23使得作为光敏电阻传感器的应用成为可能。输入的光辐射的改变在此在电流回路中引起电流改变，并且由此引起在电极处可利用的相应的电压改变。在根据图24的作为光敏电容传感器的应用中，半导体复合结构作为光电二极管借助串联电容C₁在光敏电容的改变中无直流电流地空载运行(leerlaufbetrieben)，并且待测量的输入光辐射在两个分支点被转化为可计数的数字频率。除了根据图21的通信技术应用，半导体复合结构的通信技术应用还可以通过光耦合的这些类型实践地实现用于根据图25的带通滤波器的光敏电容的远程控制、用于根据图26的低通滤波器和根据图27的高通滤波器的光敏电容的远程控制，以便有利地完全禁止干扰的电磁的外来影响。
在调节根据作为按照图28的、借助在大的特征曲线弯曲的区域中在作为双极型晶体管的TEMPOS结构上所施加的直流电压的、作为信号频率倍增器的应用的I、U工作点时，输入的信号电压失真并且其频率、信号频率被倍增并且为两个电极可用。根据图29的应用使用了根据图10的工作点调节，用于在加性的混合中将两个信号电压相乘，这相应于调幅器的实践的、简单的实现，其中调制电压随后在两个电极处可为通信技术的进一步处理利用。若选择了在作为npn型隧道晶体管的半导体复合结构中的应用中的I、U工作点，则通过弯曲特性曲线标识的隧道效应在大约2V/1mA时被调节出(S-隧道二极管)。随后在根据图30的TEMPOS结构的连接中得出作为在隧道效应中的不稳定的多谐振荡器的应用，并且作为借助该半导体元器件的下一个开发阶段产生射频振荡器和双向高频放大器。
根据图31的在温度测量技术中的另外的应用示出一个工作点被调节的TEMPOS结构晶体管作为热敏电阻，即一个热敏电阻性传感器，其在两个电极处的输出电压是对输入的温度的直接的度量。根据图32的应用示出了一种光电晶体管级，其在两个电极处的输出电压是对输入的辐射的直接的尺度，如根据图10对于由TEMPOS结构构成的元件被典型地测量的那样。根据图33的应用涉及一种SiON/n-Si(II)和SiON/p-Si(I)的TEMPOS结构作为彩色光电纳米团簇辐射器，它们相应的波长λ＝4*n*1依赖于折射率n和孔隙沟道的相应的长度或者深度1，其中这两种结构在端子o、w之间以大约15mA被供电。其中试样(Probe)(1)例如以大约150个辐射的纳米团簇产生大约1.4nW的光辐射通量。在该应用中，相应的TEMPOS结构在附加的输入光辐射通量时如光电二极管那样反应，这样在下一个开发步骤中，可以实现基于TEMPOS结构的、用于通信技术应用的光电收发器的结构。在图34中示出了TEMPOS结构的作为频率可变的振荡回路的应用。通过所施加的电压的变化(电压控制的纳米团簇电容)可以实现至少在下高频范围500MHz和800MHz之间内可确定的振荡回路。由此TEMPOS结构也是能用于高频的。
图35示出了一种具有基于带有负性差分电阻的TEMPOS结构(NERPOS结构)的元件的简单放大器。在图的下半部分示出了电压放大系数的结果。对于一个放大器，只需要基于NERPOS结构的元件的两个触点(例如v和o)；第三触点(例如w)，为了不会产生未定义的电位关系而特别地被置于相邻触点的电位上或者置为零电位。这样的事实，即只要两个基于NERPOS结构的新元件的接触结构(Kontaktiemngen)就足够实现放大电路，与晶体管电路(见下文)相比极大地简化了电路的布线。由于根据图35的放大器电路中不需要第三触点，一方面具有这样的可能性，即将在元件的孔隙面(例如o)上唯一需要的触点大面积地设置在整个绝缘体表面(对于反面的触点(v)也一样做)，以形成高性能的元件。另一方面在放大器电路中不需要的、基于NERPOS结构的元件的第三触点(例如w)被这样使用，使得与通过触点v和o实现的根据图35的放大器平行地、借助触点v和w驱动一个第二同类型的放大器。在该复式放大器电路中，基于NERPOS结构的元件可以并行完成两个不同的任务。在这种情况下，由于在元件内部的电容耦合虽然可能出现差拍(Schwebung)，然而它可以通过NERPOS结构的合适的结构的布置被最小化。
在上文已经提及了具有根据本发明的半导体复合结构的元件的特别的优点，即所属的电路需要显著更少的附加元件并且由此相对传统的电路被显著更简化地构造。在图36中示出了简单的、具有基于NERPOS结构的元件的振荡器电路和传统的具有晶体管电子设备的振荡器电路之间的比较。具有基于NERPOS结构的元件的电路(上图)只需要四个元件，而在传统的电路中(下图)需要两倍数量的元件。
借助NERPOS结构也可以构建振荡器。在这种情况下还是只需要标准实施形式中三个触点中的两个，这样还可能构建复式振荡器(参见图37)。在这种情况下也要注意的是，差拍的形成通过合适的电容去耦合在基于NERPOS结构的元件的规划中已经被防止了。自然，由基于NERPOS结构的元件生成的振荡也可以通过外部施加的信号调制，如在图38中(上图为电路结构，下图为信号变化曲线)在幅度调制的低频振荡器(＝无线电发射机)的情况中示出的那样，这样原则上示出了在发送机处所有类型的、基于NERPOS结构的元件的应用。
此外图39以锯齿波发生器的电路示图(上图)指明了，不仅可以实现正弦形振荡，而且还可以以NERPOS结构实现其它的振荡形式，如锯齿波振荡(下图为信号变化曲线)。
最后NERPOS结构的负性差分电阻还能够实现驱动数字电子设备，如在图40中借助光电触发器(没有光入射也可以驱动一个普通的电子触发器)所示出的那样(S/R置位/复位)。在图40的下半部分示出了电流-电压特性曲线。假设工作点在A₁上(FF打开触发器)。随后工作点通过一个短(在此：负的)脉冲向左移，这样它进入不稳定区并且只有在A₂处(SF关闭触发器)又稳定下来，其中A2的位置可以通过外部电阻调节。类似地，短的正脉冲可以将工作点又推向A₁。开关时间非常小；它在皮秒的数量级。还可以以NERPOS结构实现双稳的电路，如在具有晶体管的数字电子设备中早已公开的那样。由此在原则上可能，基于具有负性差分电阻的TEMPOS结构、即所谓的NERPOS结构，为无晶体管的计算机构造有源元件。极快的开关时间以及比在相应的晶体管电路中显著更小的元件和布线开销可以使得这种方式构建的计算机具有竞争力。
接下来的图41至47涉及MOSBIT结构，即在由电绝缘材料构成的层的表面上以富勒烯作为导电的材料、并且在孔隙中布置的TEMPOS结构。与光入射类似，MOSBIT结构也在具有湿度时产生一个电压，该电压在湿度降低时又消失。因为湿度敏感的传感器材料C₆₀(富勒烯)被表面很薄地涂覆，并且不是作为厚层，所以在富勒烯中的水蒸气的扩散过程被减小到最小程度，这样该传感器具有非常短的、小于一秒的响应时间。这种基于MOSBIT结构的湿敏电池的电压的原因可以归于依赖于环境的C₆₀/Si接触电压。该特性可以被利用于构造湿度电压驱动器。当湿敏电池被放置于乙醇或者丙酮湿蒸气中时，它同样产生电压，然而其符号是相反的。由此，有机气体蒸气的湿度可以被区分开。如具有纳米团簇的TEMPOS结构已经实现的那样，MOSBIT结构也可以识别电阻的、电感的以及电容的传感器特性。相应地，不但可以制造例如湿度-电阻性-传感器、湿度-电感性-传感器，而且还可以制造湿度-电容性-传感器。最后，将电容性的变化转换为频率变化是有意义的。最后MOSBIT结构的导电能力的变化也可以被用于产生湿度电流转换。
在图41中示出了一种频率数字气体传感器，其中以富勒烯(C60)被表面涂覆的、并且无直流电流地驱动的、具有纳米团簇的MOSBIT结构以其依赖于气体的电容在MHz范围内控制振荡回路。由此在两个分支点处可用的振荡频率是对于气体浓度的一个直接的数字度量。
在图42中示出了一个模拟电感性气体传感器放大器，它将以C60覆盖表面的、具有纳米团簇的MOSBIT结构的、依赖于气体浓度的电导值的改变直接转化为可测量的电压，并且提供给两个分支点。
在图43中示出了一个模拟的气体-电流-转换放大器，它将以C60覆盖表面的、具有纳米团簇的MOSBIT结构中的、依赖于气体浓度的生成的(generatorisch)短路电流直接转化为可测量的电压并且提供给两个分支点。
在图44中示出了一个模拟电阻性气体传感器放大器，它将以C60覆盖表面的、具有纳米团簇的MOSBIT结构的、依赖于气体浓度的电阻改变直接转化为可测量的电压，并且提供给两个分支点。
在图45中示出了一个模拟的气体-电压-转换放大器，它将以C60覆盖的表面、具有纳米团簇的MOSBIT结构的、依赖于气体浓度的并且生成的空载电压可负载低阻地提供给两个分支点。
在图46中示出了以C60表面覆盖的、具有纳米团簇的MOSBIT结构的气体电压电池，它在应用更大的气体浓度情况下可以通过使用电压支路被应用于电流供应。
在图47中示出了以C60表面覆盖的、具有纳米团簇的MOSBIT结构的太阳能电池，它在输入光辐射时不但作为辐射接收器，而且也可以通过使用电压支路作为电流供应而被应用。在光入射(通过φ表示)时出现特征曲线的移动。在相同的入射光强时，该移动是与波长(通过λ表示)相关的，这样由此可以实现没有移动部分的、新型紧凑的光学的分光计的构造。
总的看来，在前面描述的、广泛的、然而并不是视为结束的半导体元器件的种类中，可以看出根据本发明的半导体复合结构的巨大的灵活性及其统一的应用形式。与根据本发明的新型半导体结构结合，由此也可以提供新的、价廉的、简单可制造以及可控制的半导体元器件的种类。不考虑大型加速器用于生成离子轨迹，这些结构的制造只需要湿化学，而无须净化室条件和真空条件。
                    参考标号列表
DNP       纳米微粒
ECM       导电材料
EIL       由电绝缘材料构成的邻接层
MOSBIT    在离子轨迹中具有巴基球富勒烯的湿传感性
NERPOS    在半导体上在氧化物中孔隙的负性电阻
o、v、w   电极、端子
SCS       半导体衬底
TEMPOS    在半导体上具有孔隙的、可调的电子材料
VP        孔隙