【事件の表示】
　特願２００５−５１８５７７「改良された発光装置のシステム及び方法」拒絶査定不服審判事件〔平成１６年１１月　４日国際公開、ＷＯ２００４／０９５５９２、平成１８年　４月２７日国内公表、特表２００６−５１４４４５〕について、次のとおり審決する。
【結　論】
　本件審判の請求は、成り立たない。
【理　由】
１　手続の経緯・本願発明
　本願は、２００４年（平成１６年）２月５日（パリ条約による優先権主張　２００３年３月２１日、アメリカ合衆国）を国際出願日とする特許出願であって、平成１９年１月１６日付け及び同年１０月２４日付けで手続補正がなされたところ、平成２０年８月１日付けで拒絶査定がなされ、これに対し、同年１０月１７日に拒絶査定不服審判請求がなされるとともに、同日付けで手続補正がなされ、その後、当審において、平成２２年３月２９日付けで平成２０年１０月１７日付け手続補正が却下されるとともに同日付けで拒絶理由が通知され、平成２２年９月２９日付けで手続補正がなされたものである。
　
　そして、本願の請求項に係る発明は、平成２２年９月２９日付け手続補正により補正された明細書、特許請求の範囲及び図面の記載からみて、特許請求の範囲の請求項１ないし請求項２２に記載された事項によって特定されるものと認められるところ、請求項１に係る発明（以下「本願発明」という。）は次のとおりのものである。
　
「　発光装置であって、
　半導体材料から形成される基板と、
　前記基板の上面に形成される誘電体層と、
　Ｓｉナノ結晶を含む電気的に励起される光学活性層であって、前記光学活性層は、正味の光ゲインを達成すべく１つの前記Ｓｉナノ結晶あたりほぼ１つのＥｒイオンがドープされ、前記誘電体層の中に形成される光学活性層と、
　前記光学活性層と光通信をする光共振器とを備え、
　前記Ｅｒイオンは、前記Ｓｉナノ結晶が電気的に励起されて生成した電子−ホール対によって励起されることによりフォトンを放出する
　発光装置。」
　
２　引用刊行物の記載事項及び引用発明
　当審で通知した拒絶理由に引用した、本願の優先日前に頒布された刊行物であるP. G. Kik and A. Polman、Gain limiting processes in Er-doped Si nanocrystal waveguides in SiO2、JOURNAL OF APPLIED PHYSICS、米国、2002.01.01発行、Vol.91, No.1、p.534-536（以下「引用刊行物」という。）には、図とともに以下の事項が記載されている（なお、摘記事項として、当審による訳を示す。）。
　
（１）「Erbium-doped Si nanocrystal based optical waveguides were formed by Er and Si ion implantation into SiO2. Optical images of the waveguide output facet show a single, well-confined optical mode.・・・The Si nanocrystals act as sensitizers for Er but under high doping conditions (~50 Er ions per nanocrystals) no pump-induced change in the Er related absorption is observed under optical pumping (λ=458 nm), which is ascribed to an Auger quenching effect.・・・」（第５３４頁：要約欄）
（Ｅｒ添加Ｓｉナノ結晶ベースの光導波路が、ＳｉＯ2へのＥｒ及びＳｉのイオン・インプランテーションによって形成された。導波路出力端面の光学イメージは、単一の、良好な閉じ込めの光学モードを示す。・・・Ｓｉナノ結晶は、Ｅｒのための増感剤としての役割を果たすが、高添加条件（ナノ結晶当たり５０Ｅｒイオン）下では、光学励起（λ＝４５８ｎｍ）下での励起光誘起のＥｒ関連吸収の変化は観測されなかったが、これは、オージェ消光効果に起因すると考えられる。・・・）
　
（２）「The rare earth ion Er3+ is widely used for optical amplification. The transition from the first excited state (4I13/2) to the ground state (4I15/2) within the Er 4f shell occurs around 1.53 μm, which is one of the standard wavelengths in optical telecommunication. ・・・As has been shown before, silicon nanocrystals can serve as an efficient sensitizer for Er. Their absorption cross section is in the range 10-14-10-16 cm2 depending on nanocrystal size and excitation wavelength,6 and as we have demonstrated, optically generated excitons inside Si nanocrystals can recombine and transfer energy to Er at a rate 106 s-1 and an efficiency of at least 60%. Due to the broad absorption bands of Si nanocrystals, this sensitization scheme would allow for optical pumping of an Er-doped optical amplifier using a broadband light source rather than an expensive pump laser. In addition, electrical pumping of the Er may be possible. 」（第５３４頁左欄第１段落）
（希土類イオンであるＥｒ3+は、光学増幅において広く用いられている。Ｅｒ4f殻内の第１励起状態から基底状態への遷移は、光通信における標準的な波長の一つである１．５３μｍ付近で起こる。・・・以前に示されているように、シリコンナノ結晶は、Ｅｒの効率的な増感剤となり得る。その吸収断面積は、ナノ結晶のサイズと励起波長に依存して、１０-14−１０-16ｃｍ2の範囲にあり、我々が示したように、Ｓｉナノ結晶内の光学的に生成された励起子は、再結合して、１０６ｓ-1より大なるレートと少なくとも６０％の効率で、Ｅｒにエネルギーを伝達する。Ｓｉナノ結晶の広い吸収帯により、この増感スキームは、高価な励起レーザーに代えて、広帯域の光源を用いたＥｒ添加光増幅の光学励起を可能にする。加えて、Ｅｒの電気的励起が可能であろう。）
　
（３）「Given these great benefits, it is important to study the gain perspective of this material. We have therefore fabricated Er-doped channel waveguides composed of a Si nanocrystal doped core. We will show that the increased refractive index due to the nanocrystals causes excellent confinement of an optical mode at 1.5 μm centered on the Er and nanocrystal doped region. Thus, this nanocomposite material is not only attractive as a sensitizer system, but also as a waveguide material. All experiments in this article are performed under high doping conditions (~50 Er ions per Si nanocrystal). Optical transmission measurements are made to study the mode confinement and to derive the absorption cross section at 1.53 μm. Gain measurements performed under intense optical excitation of the Si nanocrystals support our earlier finding that there is an upper limit of ~1 Er ion that can be excited by a single nanocrystal. 」（第５３４頁左欄第２段落）
（これらの大きな利益をかんがみて、この物質のゲインの全体像を研究することが重要である。それゆえ、我々は、Ｓｉナノ結晶が添加されたコアからなるＥｒ添加チャンネル型導波路を製造した。我々は、ナノ結晶による屈折率の増大が、Ｅｒとナノ結晶の添加領域を中心とした１．５μｍでの光学モードの良好な光閉じ込めを引き起こすことを示す。このように、ナノ複合材料は、増感システムとしてだけでなく、導波路の材料としても魅力がある。この論文における全ての実験は、高添加条件（Ｓｉナノ結晶あたり〜５０Ｅｒイオン）で行われた。モード閉じ込めを研究し、１．５３μｍにおける吸収断面積を導くために、光透過測定がなされた。Ｓｉナノ結晶の強光学励起下で行われたゲイン測定は、単一のナノ結晶によって励起され得るＥｒイオンの数にはほぼ１という上限があるとの、我々の先の知見をサポートしている。）
　
（４）「Silicon ions were implanted at 165 keV to a fluence of 1.7×1017 cm-2 into a 5 μm thick layer of SiO2 that was grown by wet thermal oxidation of Si(100). The material was annealed at 1100 ℃ for 10 min. in flowing Ar in order to induce nucleation and growth of Si nanocrystals. The sample was then implanted with Er at 700 keV to a fluence of 1.2×1016 cm-2 and annealed at 1000 ℃ for 10 min. in flowing Ar to remove implantation induced damage.・・・」（第５３４頁右欄第１段落）
（シリコンイオンは、Ｓｉ（１００）のウェット熱酸化によって成長した５μｍ厚のＳｉＯ2層へ、１６５ｋｅＶで１．７×１０17ｃｍ-2のフルエンスで注入された。その材料は、Ａｒ流体中で１１００℃で１０分間アニールされ、Ｓｉナノ結晶の核生成と成長が誘起された。次に、このサンプルに、Ｅｒが７００ｋｅＶで１．２×１０16ｃｍ-2のフルエンスで注入され、そして、Ａｒ流体中で１０００℃で１０分間アニールされ、注入によるダメージが取り除かれた。・・・）
　
（５）「Figure 1(a) shows the Er and Si concentration depth profiles・・・. The Si concentration profile peaks at a depth of 240 nm at a peak concentration of 42 at. %, corresponding to an excess Si concentration of 13 at. %. Assuming an average nanocrystal diameter of 3 nm, the nanocrystal concentration at the peak of the Si profile is estimated to be 1.3×1019 cm-3. The Er concentration profile peaks at a depth of 240 nm at a peak concentration of NEr = 8.3×1020 cm-3 (i.e. ~50 Er ions per Si nanocrystal). 」（第５３４頁右欄第２段落）
（図１（ａ）は、・・・ＥｒとＳｉの濃度の深さプロファイルを示す。Ｓｉ濃度プロファイルは、２４０ｎｍの深さに４２原子％のピーク濃度を有するが、これは１３原子％の過剰Ｓｉ濃度に相当する。ナノ結晶の平均径を３ｎｍと仮定すれば、Ｓｉプロファイルのピークでのナノ結晶の濃度は、１．３×１０19ｃｍ-3と見積もられる。Ｅｒ濃度プロファイルは、２４０ｎｍの深さにＮEr＝８．３×１０20ｃｍ-3のピーク濃度（すなわち、Ｓｉナノ結晶あたり約５０Ｅｒイオン）を有する。）
　
（６）「A series of 3.5 μm wide ridge waveguides was formed in the implanted and annealed SiO2 film using standard photolithography and Ar beam etching to a depth of 0.5 μm, i.e., well beyond the Si-doped region. The excess Si inside the ridges locally raises the index of refraction, providing the index contrast required for optical mode confinement. To reduce scattering losses, the waveguides were covered with a 1.25 μm thick SiO2 cladding layer using microwave sputtering. The samples were subsequently cut to a length of 8 mm, and the waveguide input and output facets were mechanically polished. A sketch of the final structure is drawn in Fig. 1(b), where y = 0 corresponds to the position of the SiO2 surface before the etching process. The light gray area represents the remaining SiO2 after etching of the ridge, and the location of the implanted Er and Si is indicated by the dark gray line at y = 0.24 μm. The smooth solid line at y=1 μm corresponds to the sample surface after deposition of the SiO2 cladding layer. 」（第５３４頁右欄第３段落）
（一連の３．５μｍ幅のリッジ導波路が、標準的なフォトリソグラフィーと、Ｓｉ添加領域を十分超えた０．５μｍの深さまでのＡｒビームエッチングを用いて、注入されアニールされたＳｉＯ2フィルムに形成された。リッジ内の過剰なＳｉは、屈折率を局所的に上げ、光学モード閉じ込めに必要な屈折率差をもたらした。導波路は、散乱損失を減らすために、マイクロ波スパッタリングを用いて１．２５μｍ厚のクラッディング層で覆われた。続いて、サンプルは８ｍｍの長さに切断され、導波路の入力及び出力端面が機械研磨された。最終的な構造の概略図が図１（ｂ）に示される。ここで、ｙ＝０は、エッチング工程の前のＳｉＯ2表面の位置に対応する。明るいグレーの領域は、リッジのエッチング後の残ったＳｉＯ2を表し、注入されたＥｒとＳｉの位置が、ｙ＝０．２４μｍで暗いグレーの線で示される。ｙ＝１μｍにある滑らかな実線は、ＳｉＯ2クラッディング層の堆積後のサンプルの表面に対応する。）
　
（７）「Optical pumping was achieved by projecting a 458 nm laser beam onto the top of the waveguide using a cylindrical lens.・・・」（第５３５頁右欄第１〜１２行）
（４５８ｎｍのレーザービームを導波路の頂部にシリンドリカル・レンズを用いて照射することによって、光学励起が達成された。・・・）
　
（８）「Next, optical gain measurements were performed by measuring transmission spectra as a function of pump power.・・・It was found that even at a pump power as high as 250 mW, no change in the Er related absorption could be detected within the measurement accuracy. This puts an upper limit to the amount of Er in the waveguide that is excited through Si nanocrystals. From the experimentally obtained values for σEr and Γ, and the known noise in our transmission spectra of 1% we conclude that the concentration of excitable Er in the Si nanocrystal-doped region is less than 3×1019 cm-3. ・・・ The fact that the maximum excitable Er concentration is close to the estimated nanocrystal peak concentration of 1.3×1019 cm-3 in our samples provides strong support for our earlier finding that the amount of excitable Er in Si nanocrystal-doped SiO2 is limited to ~1 Er ion per nanocrystal. Any Er in excess of this limit can not be excited and will introduce an unbleachable absorption at 1.53 μm. This fundamental limit can be explained in terms of an Auger quenching mechanism, in which strong coupling occurs between an excited Er ion and an exciton in a nearby nanocrystal. At high power, when the exciton generation rate exceeds the Er decay rate, this coupling may limit the excited Er fraction to ~1 per nanocrystal. 」（第５３５頁右欄第１３行〜第５３６頁左欄第１４行）
（次に、透過スペクトルを励起パワーの関数として測定することにより、光学ゲインの測定が行われた。・・・２５０ｍＷもの励起パワーにおいても、測定誤差範囲内で、Ｅｒ関連の吸収の変化は検出できないことが見いだされた。このことは、Ｓｉナノ結晶を通じて励起される光導波路中のＥｒの量に上限を課す。実験的に得られたσErおよびΓの値、及び我々の透過スペクトルにおける１％という既知のノイズから、Ｓｉナノ結晶添加領域における励起可能なＥｒ濃度は、３×１０19ｃｍ-3未満であると我々は結論する。・・・励起可能なＥｒの濃度の最大値が、我々のサンプルにおける３×１０19ｃｍ-3というナノ結晶のピーク濃度の概算値に近いという事実は、Ｓｉナノ結晶添加ＳｉＯ2における励起可能なＥｒの濃度はナノ結晶あたりほぼ１つのＥｒイオンに限られるという、我々の先の知見に強固な裏付けを与えるものである。この上限を超えたＥｒは励起され得ず、１．５３μｍでの脱色不能な吸収を導入するだろう。この原理的な上限は、励起Ｅｒイオンと近接のナノ結晶中の励起子との間で強い結合が起こるという、オージェ消光メカニズムによって説明可能である。高いパワーでは、励起子生成率がＥｒ崩壊率を超えるとき、この結合が、ナノ結晶あたりほぼ１という励起されるＥｒの割合を制限するだろう。）
　
（９）「In conclusion, Er-doped Si nanocrystal based waveguides in SiO2 show excellent mode confinement at 1.5 μm. The Er absorption and emission cross section is found to be 8×10-20 cm2. For high Er concentration (~50 Er ions per nanocrystal), no change in the Er related absorption is observed under optical pumping at 458 nm. This confirms our previous model that predicts that a single nanocrystal can only excite ~1 Er ion at a time. Under high density optical pumping (much higher than required for inversion) a broadband absorption feature is observed which is attributed to free carrier absorption inside the nanocrystals. We conclude that an Er-doped Si nanocrystal sensitized optical waveguide amplifier pumped using a broadband source may show net gain, provided the Si nanocrystal and Er concentration are properly chosen. 」（第５３６頁右欄第１６〜３０行）
（結論として、ＳｉＯ2中のＥｒ添加Ｓｉナノ結晶ベースの導波路は、１．５μｍにおいて良好なモード閉じ込めを示した。高いＥｒ濃度（ナノ結晶あたり〜５０Ｅｒイオン）に関しては、４５８ｎｍでの光学励起下でＥｒ関連の吸収の変化は観測されなかった。このことは、単一のナノ結晶は同時に１つのＥｒイオンのみ励起できるという、我々の以前の仮説を確かめた。高密度の光学励起下では、ナノ結晶内の自由キャリア吸収に起因する広帯域の吸収特性が観測された。我々は、Ｓｉナノ結晶とＥｒの濃度が適切に選択されれば、広帯域光源を用いて励起されたＥｒ添加ナノ結晶増感導波路型光増幅器は、正味のゲインを示すであろうと結論する。）
　
（１０）最終的な構造の概略図を示す図１（ｂ）に照らせば、上記（４）の「Ｓｉ（１００）」との記載は「Ｓｉ基板の（１００）面」を示し、十分な膜厚のＳｉ基板の（１００）面上に、ウェット熱酸化によって成長した５μｍ厚のＳｉＯ2層が形成されているものと認められる。
　そして、上記（６）を踏まえると、最終的に製造されたＳｉナノ結晶が添加されたコアからなるＥｒ添加チャンネル型導波路は、Ｓｉ基板、該基板上に形成した５μｍ厚のＳｉＯ2層、該ＳｉＯ2層の表面から深さ０．２４μｍにそれぞれの濃度ピークを有するＳｉナノ結晶を含みＥｒが添加された領域、該領域を含み前記ＳｉＯ2層に形成された３．５μｍ幅のリッジ導波路、該リッジ導波路を覆う１．２５μｍ厚のＳｉＯ2クラッディング層を備えるものと認められる。
　なお、図１は次のとおりである。
　
　
　上記摘記事項の記載を総合すると、引用刊行物には、次の発明（以下「引用発明」という。）が記載されていると認められる。
　
「Ｓｉナノ結晶が添加されたコアからなるＥｒ添加チャンネル型導波路を有した光増幅器であって、Ｓｉ基板、該基板上に形成した５μｍ厚のＳｉＯ2層、該ＳｉＯ2層の表面から深さ０．２４μｍにそれぞれの濃度ピークを有するＳｉナノ結晶を含みＥｒが添加された領域、前記ＳｉＯ2層に形成された前記ＳｉとＥｒが添加された領域を含む３．５μｍ幅のリッジ導波路、及び該リッジ導波路を覆う１．２５μｍ厚のＳｉＯ2クラッディング層、を備えるＥｒ添加ナノ結晶増感導波路型光増幅器。」
　
　
３　対比
　本願発明と引用発明とを対比する。
　
（１）引用発明の「Ｓｉ基板」及び「該基板上に形成した５μｍ厚のＳｉＯ2層」は、それぞれ、本願発明の「半導体材料から形成される基板」及び「前記基板の上面に形成される誘電体層」に相当する。
　
（２）引用発明の「該ＳｉＯ2層の表面から深さ０．２４μｍにそれぞれの濃度ピークを有するＳｉナノ結晶を含みＥｒが添加された領域」は、本願発明の「光学活性層」に相当し、引用発明は、「Ｓｉナノ結晶を含む光学活性層であって、前記光学活性層は、Ｅｒイオンがドープされ、前記誘電体層の中に形成される光学活性層」を備える点で、本願発明の「Ｓｉナノ結晶を含む電気的に励起される光学活性層であって、前記光学活性層は、正味の光ゲインを達成すべく１つの前記Ｓｉナノ結晶あたりほぼ１つのＥｒイオンがドープされ、前記誘電体層の中に形成される光学活性層」「を備え」との特定事項と一致する。
　
（３）引用発明の「導波路型光増幅器」は、「光学装置」である点で、本願発明の「発光装置」と一致する。
　
　したがって、本願発明と引用発明とは、
「半導体材料から形成される基板と、
　前記基板の上面に形成される誘電体層と、
　Ｓｉナノ結晶を含む光学活性層であって、前記光学活性層は、Ｅｒイオンがドープされ、前記誘電体層の中に形成される光学活性層と、
を備える光学装置。」
である点で一致し、以下の点で相違する。
　
ａ．本願発明は、「光学活性層と光通信をする光共振器」を備える「発光装置」であるのに対して、引用発明は、「導波路型光増幅器」であって、光共振器を備えていない点（以下「相違点１」という。）。
　
ｂ．光学活性層が、本願発明では、「正味の光ゲインを達成すべく１つの前記Ｓｉナノ結晶あたりほぼ１つのＥｒイオンがドープされ」たものであるのに対して、引用発明では、Ｅｒイオンのドープの割合が明らかではない点（以下「相違点２」という。）。
　
ｃ．本願発明は、光学活性層が「電気的に励起される」ものであって、「前記Ｅｒイオンは、前記Ｓｉナノ結晶が電気的に励起されて生成した電子−ホール対によって励起されることによりフォトンを放出する」ものであるのに対して、引用発明は、そのような事項を有していない点（以下「相違点３」という。）。
　
４　判断
　上記相違点について検討する。
　
（１）相違点１について
　導波路型光増幅器を、その光学活性層と光学的に結合する光共振器中に配置して、発光装置となすことは、本願の優先日当時において周知の技術である（例えば、特開平７−２５４７２９号公報の段落００２３等参照。また、特開２０００−１９６１９１号公報には、Ｓｉ基板上に形成されたＥｒをドープしたナノ微結晶Ｓｉ膜層よりなる光導波路を、その両方の劈開面により共振器を形成し、レーザーとして機能させたものが記載されている（特許請求の範囲、段落００４２−００４３等参照。）。）。
　したがって、引用発明の導波路型光増幅器に上記周知技術を適用し、光学活性層と光学的に結合する光共振器を備えた発光装置とすることは、当業者が容易になし得たことである。
　
（２）相違点２について
　引用刊行物には、「Ｓｉナノ結晶添加ＳｉＯ2における励起可能なＥｒの濃度はナノ結晶あたりほぼ１Ｅｒイオンに限られる」こと（上記２（８）参照。）、「Ｓｉナノ結晶とＥｒの濃度が適切に選択されれば、広帯域光源を用いて励起されたＥｒ添加ナノ結晶増感導波路型光増幅器は、正味のゲインを示すであろう」こと（上記２（９）参照。）が記載されている。
　そして、光増幅器あるいは発光装置等の光学装置を実用に供する際には、正味の光ゲインを達成することが必要であることは当業者にとってきわめて明らかな課題であるから、引用刊行物の上記記載に基づいて、Ｓｉナノ結晶とＥｒを含む光導波路において、Ｓｉナノ結晶とＥｒの濃度を正味のゲインを達成すべく調整し、Ｓｉナノ結晶あたりほぼ１つのＥｒイオンがドープされるようにすることは、当業者が容易になし得たことである。
　
（３）相違点３について
　引用刊行物には、「Ｅｒの電気的励起が可能であろう」（上記２（２）参照。）ことが記載されており、引用刊行物における該示唆に基づき、引用発明の光学活性層を電気的に励起されるものとなすことは、当業者が容易になし得たことである。
　そして、上記「Ｅｒの電気的励起が可能であろう」との記載は、「Ｅｒ添加Ｓｉナノ結晶ベースの光導波路」に関する引用刊行物において、「Ｅｒ4f殻内の第１励起状態から基底状態への遷移は、光通信における標準的な波長の一つである１．５３μｍ付近で起こる。・・・Ｓｉナノ結晶内の光学的に生成された励起子は、再結合して、１０６ｓ-1より大なるレートと少なくとも６０％の効率で、Ｅｒにエネルギーを伝達する。」（上記２（２）。）との光学的励起による発光プロセスの説明に引き続くものであるから、引用刊行物における「Ｅｒの電気的励起」が、Ｓｉナノ結晶内の電気的に生成された励起子の再結合によって、Ｅｒにエネルギーを伝達し、Ｅｒがフォトンを放出するプロセスを意図したものであることは、当業者に明らかなことである。
　したがって、引用発明において、光学活性層の励起方法として電気的励起を採用し、相違点３に係る本願発明の特定事項となすことは、当業者が容易になし得たことである。
　
（４）小括
　以上の検討によれば、本願発明は、引用発明及び周知技術に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものである。
　
５　むすび
　以上のとおり、本願発明は、引用刊行物に記載された発明及び周知技術に基いて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができない。
　
　よって、結論のとおり審決する。