表示的点是砸化镉(CdSe )，用数字224表示的点是碲化锌(ZnTe )，用数字226表示的点是碲化锰(MnTe)，用数字228表示的点是砸化锰(MnSe)。另外，应该理解的是在图3中所发现的材料并无意成为全部包括的列表。如图3中所示，一些材料在垂直方向上具有非常相似的晶格参数。
[0039]仅通过示例的方式，使用近似0.645纳米(nm)的晶格参数，垂直分组的材料落入
0.647nm内并且在0.647nm附近。分组包括HgTe、InSb、和CdTe。在另一个示例中，使用近似0.61Onm的晶格参数，垂直分组的材料落入0.61Onm内并且在0.61Onm附近。分组包括HgSe、InAs、GaSb、AlSb、CdSedPZnTe。应该理解的是并未在此提及的其它的垂直分组可以被使用。
[0040]通过使用图2或相似的图表并且将材料分组到垂直分组中，材料组被开发用于制作梯度带隙层142。同样地，如图2中所示，波长(nm)和与那些波长相对应的能量带隙被示出。因此，通过做出正确的材料选择，可以做出具有正确带隙的材料的正确分组，使得自由电子和自由空穴(见图4和5)可被捕获并被驱动到接触件116和128。于是，所捕获的自由电子和自由空穴可被施加于负载176用于有用功。
[0041]一般来说，梯度带隙层142可以通过生长在垂直分组内的连续修改的材料成分的层来生成。本领域的技术人员应该理解的是用于制作梯度带隙层142和煙没层106的材料的选择中存在某些量的弹性。
[0042]现在参照图1、2和3并且仅通过示例的方式，梯度带隙层142可以通过在由点214和212所指示的砸化物系列材料内生长连续修改的材料成分的层来生成。如图3中所示，由点214所指示的HgSe 214具有近似-0.1eV的带隙以及近似0.6Inm的晶格参数。同样在图3中，示出了 CdSe (222)具有近似1.7eV的带隙以及近似0.61nm的晶格参数。中间的带隙材料可以通过将CdSe与HgSe相互混合来创建。通过示例的方式，具有一半镉和一半汞的砸化物材料(Cda5Hga5Se)具有近似0.8eV的带隙和近似0.6Inm的晶格参数，并且在图3中被点395表示。相似地，90% CdSe和10% HgSe的混合物(Cda9HgaiSe)具有近似
1.52eV的带隙，并且在图3中被点394示出。相似地，点396代表了 Cda3Hga7Se并且具有近似0.44eV的带隙，点397代表了 Cda25Hga75Se并且具有近似0.35eV的带隙，而点398代表了 CdaffiHga95Se并且具有近似0.19eV的带隙。所有这些材料成分都具有近似0.6Inm的晶格参数。
[0043]例如，梯度带隙层142可以通过生长一系列连续改变成分的材料来创建，所述连续改变成分的材料初始具有5%镉的成分Cd。.05Hg0.95Se，并且其中，通过在生长期间增加镉的原子通量同时降低汞的原子通量，同时保持足够的砸，镉含量被连续地增加到100%(CdSe)，镉和汞可以通过所述砸反应以形成具有近似0.6Inm晶格参数的近似完美的晶体材料。仅通过示例的方式，该连续改变的成分可以通过在使用了三种前驱气体的化学气相沉积机器中生长梯度带隙层来完成；一种前驱体包含砸、一种包含镉、并且一种包含汞。仅通过示例的方式，通过将5%镉前驱体和95%汞前驱体的气体流连同足够的砸前驱体创建到生长区域中以诱导近似完美的晶体生长，CdaffiHga95Se的层可被生长。届时为了近似完美的晶体生长，增加镉前驱体的流量同时降低保持足够的砸前驱体的汞前驱体的流量，在生长层中镉的原子含量将持续增加，同时在生长层中汞的原子含量将降低。在镉前驱体流量是25%并且汞前驱体含量是75%的时刻，在梯度带隙层142的顶部生长的材料将是Cda25Hga75Se,并且在图3中将由点397表示。随着生长继续并且前驱体含量继续改变，生长将连续地经过几种成分396、395和394，并且当汞前驱体的含量是百分之零时将最终停止改变，并且成分将是具有近似1.7eV带隙的纯CdSe (222)。
[0044]仅通过示例的方式，创建梯度带隙层142的过程可通过连续改变成分以随着CdSe(222)的含量减少而包括增加了量的ZnTe (224)而继续到更高的带隙能量。这可以通过使用含有锌和碲的两种额外的前驱体完成。中间成分393表示当近似相等数量的ZnTe和CdSe被合并到薄膜中且具有化学成分Zna5Cda5Tea5Sea5并具有近似2.0 eV的带隙时的点。该成分可以进一步被连续地改变成具有近似2.2eV的带隙的100%ZnTe (点224)和0%CdSe的点。
[0045]该过程可以通过将MnSea5Tea5 (点391)与ZnTe (224)相互混合进一步继续到更高的带隙。再次通过示例的方式，沿着该路径的中间成分是具有Zn。.5Mn0.5Te0.75Se0.25的成分的点392。该成分可以从成分224和391的相等部分被推导为(ZnTe)a5(MnSea5Tea5)。.5。
[0046]可以用来制作该器件的另一个材料系统是碲镉汞(HgxCdu x)Te) 0碲化镉材料系统与先前的系统相似，因为带隙可以通过改变碲化汞对碲化镉的比率而被连续地修改。不同之处在于晶格参数更大，并且因此该系统一般必须在不同的基片上生长以阻止过多的缺陷，但相似之处在于当连续变化时碲化汞对碲化镉的分数含量导致了变化的带隙。本领域的技术人员应该理解的是，其它系统也可以被标示和使用。
[0047]在此所描述的该结构的一种版本是更小的带隙材料的生长，所述材料具有不同于主要基片晶格参数并且不同于大多数梯度带隙的主要晶格参数的晶格参数。在具有与将被生长的新材料不同的晶格参数的部分生长层或基片上生长几乎完美的晶体材料是可能的。仅举例来说，在反向结构(图5)中，通过从AlSb开始并且增加GaSb代替AlSb以降低带隙，使用具有0.6Inm晶格参数的一组材料可以在II1-V系统中生长梯度带隙层的较宽的带隙部分。通过包含增加含量的InAs和降低含量的GaSb，带隙可以分级的方式从GaSb的带隙进一步降低到InAs的带隙。该过渡可以继续到100% InAs0在II1-V系统中0.61晶格参数处的进一步的带隙降低对已知的材料是不可能的。然而，因为InAs的带隙只略微大于理想的煙没层的带隙，梯度带隙层的最终部分可以通过在InAs层上生长具有不同晶格参数的材料而被不完美地制作。因为梯度带隙层的这个新部分是不完美的，它将同时用作梯度带隙层与煙没层的组合。用这种方式构建结构带来的性能上的修改将非常小，但是用这种方式构建它使得将材料用于梯度带隙层的块成为可能，这将无法使向更小带隙和煙没层的完美过渡成为可能。同样应该理解的是，煙没层通常可以与梯度带隙层的更小的带隙区域结合，以便载流子的煙没与迫使载流子到器件的底部的带隙梯度结合。
[0048]应该理解的是在生长成分中的小中断被理解为对器件的性能具有较小的影响，并且也由我们的对在微米数量级的距离上从一个带隙到另一个带隙的过渡的一般性描述所覆盖，所述小中断可以导致将梯度带隙层描述为非连续的或间断的或分段的。在此还构想和主张包括在带隙中作为厚度的函数的不同的变化速率的结构。重要的是注意到，随着厚度的带隙变化的速率是在随后于梯度带隙的区域中完全吸收与最小化厚度以降低对流量的阻抗以及载流子从它在结构中被创建的地方迀移到煙没层所花费的时间之间的权衡，所述梯度带隙的区域中带隙近似等于被吸收的光的能量(用非常厚的层被最完美地完成)。一般来说过度厚的层能更完美地吸收但是具有过多的阻抗，而薄的层具有最小的阻抗但是吸收不够完美，所述过度厚的层诸如但不限于梯度带隙层142、煙没层106等。在两个分段中间创建梯度带隙层可以是有优势的，所述两个分段:一个分段具有略微分级以更完美地吸收，而第二分段具有更强分级以将载流子向煙没层加速。这种结构性的变化将在光源包含有限范围的光子能量的情况下提升性能，所述光子能量可以在具有略微分级的层中被吸收，然后在具有强分级的第二区段中在短距离内被加速。
[0049]另外，应该理解的是光子吸收在煙没层中，并且可以有助于磁极化的光子器件的能量输出的进一步增加。
[0050]参照图1，如先前关于煙没层106所提到的，考虑被选择用于梯度带隙层142的材料并且将那些相同的材料选择用于煙没层106有时候是有用的。通过利用这种技术选择材料组，降低在晶体结构上贯穿整个材料层的应力同时仍然保持煙没层106中的高缺陷密度有时候是可能的。
[0051]通常，梯度带隙层142是外延沉积的材料。外延沉积的材料对形成考虑到晶格结构。沉积层可以通过诸如先前参考煙没层106所讨论的任何适合的方法或技术来制作。因为沉积工具先前已讨论过，所以除非在相关的部分中它们在下文中不需要被重复。然而，应该理解的是梯度带隙层142的沉积不同于煙没层106的沉积，因为被沉积用于梯度带隙层142的材料的结晶结构是重要的，并且缺陷、不完整性等的数量应该尽可能的少。
[0052]梯度带隙材料在煙没层106上被外延沉积到厚度143。通常，与煙没层106相似或相同的少量的材料被外延沉积使得相同的化学组分被使用。通常，用于梯度带隙层的这种初始材料可以在0.1微米到50.0微米厚度的范围内，其中少量厚度在5.0微米到30.0微米的范围内，并且优选厚度是10.0微米到20.0微米。以便获得晶格匹配的动态分级的材料，同时先前的材料仍然被沉积。用于沉积的新气体被慢慢允许进入反应室，因此第二种新材料被慢慢沉积在前述的动态分级的材料上。通常，该第二种新材料可以在0.1微米到50.0微米的厚度范围内，其中少量厚度在5.0微米到30.0微米的范围内，并且优选厚度在10.0微米到20.0微米的范围内。该过程可以根据需要继续多次或者被特定的应用调用而继续多次。通过允许沉积的材料去被动态沉积以及通过选择正确的材料用于沉积，动态分级的带隙层142能够被沉积。
[0053]现在参照图1，具有表面118、120、122和124的接触件116，以及具有表面130、132、134和136的接触件128被分别设置在梯度带隙层142的表面146和150上，以及被分别设置在煙没层106的表面114和110上。通常，接触件116和128可以制作成任何适合的构造，诸如但不限于磁极化的光子器件100的或单独、结合的、或部分的煙没层106、梯度带隙层142的末端192和194的约束表面146和150。接触件116和128分别被制作到厚度189和厚度191。本领域的技术人员应该知道关于现有技术的电性接触件的典型厚度。通常，接触件116和128约束于梯度带隙层142的表面146和150以及煙没层106的表面114和110。然而，应该理解的是在某些情况下，接触件116和128可以具有除了图1中所示的以外的形状。仅通过示例的方式，在某些情况下接触件116和128可以在大小上不同，其中接触件116具有比接触件128更大的表面面积。另外，由末端192和194的虚线196和198所指示的掺杂区域可以用以增强到煙没层106和梯度带隙层142的电导率。通常，以任何适合的掺杂物掺杂掺杂区域196和198。随着自由电子向接触件116移动，N型掺杂物可以被使用，并且随着自由空穴向接触件128移动，P型掺杂物可以被使用。本领域的技术人员应该能够针对特定的材料成分和器件类型确定掺杂浓度。
[0054]另外，应该理解的是组成梯度带隙层142的相同成分的材料的平面对由掺杂区域192所定义的平面形成大约九十度角，而在传统的器件中这些相同成分的平面与掺杂面或共面或平行。接触件116和128可以由任何适合的导体或半导体材料制成，所述导体或半导体材料诸如但不限于金属、金属层的组合、合金、半导体材料、和/或任何上述材料的组合。
[0055]由磁场线157、158、160、161和162所表示的多条磁场线159被示出穿过磁极化