(57)【要約】【課題】テラヘルツ検出器および当該検出器を形成する方法を提供する。【解決手段】本発明の検出器、および検出器を形成する方法は、半導体カーボン・ナノチューブを並列に基板上に整列させてナノチューブ層を形成することを含む。ナノチューブ層における整列させた半導体カーボン・ナノチューブは、検出周波数に対応する均一長になるように切断される。金属接点はナノチューブ層の両端部に形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出器を形成する方法であって、
複数の半導体カーボン・ナノチューブを並列に基板上に整列させて、ナノチューブ層を形成することと、
前記ナノチューブ層における整列させた前記複数の半導体カーボン・ナノチューブを、検出周波数に対応する均一長になるように切断することと、
前記ナノチューブ層の両端部に金属接点を形成することと、を含む、方法。
【請求項２】
複数のカーボン・ナノチューブを成長させることと、
半導体ナノチューブのみが残るように前記複数のカーボン・ナノチューブを精製することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記カーボン・ナノチューブを精製することは、
選択剤を含む溶液に前記カーボン・ナノチューブを溶かし、前記溶液を加熱して、前記選択剤を半導体カーボン・ナノチューブに結合させることと、
遠心機において非半導体カーボン・ナノチューブから前記半導体カーボン・ナノチューブを分離することと、を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶液はトルエンであり、前記選択剤は、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−ａｌｔ−ｃｏ−（６，６’−｛２，２’−ビピリジン｝）］である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の半導体カーボン・ナノチューブを整列させることは、
前記複数のカーボン・ナノチューブを含む分散液を収容する容器内に前記基板を置くことと、
前記複数のカーボン・ナノチューブを並列に整列させるために前記容器の壁を接近させることと、
前記基板の表面上に並列のカーボン・ナノチューブの層を付着させるために前記基板を前記容器から取り出すことと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記金属接点の上に誘電層をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記均一長はテラヘルツ放射線に関連するプラズモン共鳴に対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記複数の半導体カーボン・ナノチューブを整列させることは、第１の金属接点および第２の金属接点の共有される軸に垂直である軸方向に並列に前記複数の半導体カーボン・ナノチューブを配置することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
検出器であって、
並列に整列させた均一長を有するカーボン・ナノチューブの層と、
前記カーボン・ナノチューブの層の第１の側と接触する第１の金属接点と、
前記第１の側と反対の、前記カーボン・ナノチューブの層の第２の側と接触する第２の金属接点と、を含む、検出器。
【請求項１０】
前記カーボン・ナノチューブは全て半導体カーボン・ナノチューブである、請求項９に記載の検出器。
【請求項１１】
前記第１の金属接点は、前記第２の金属接点を形成する金属と異なる金属から形成される、請求項９に記載の検出器。
【請求項１２】
前記第１の金属接点はパラジウムから形成され、前記第２の金属接点はスカンジウムから形成される、請求項１１に記載の検出器。
【請求項１３】
前記カーボン・ナノチューブは、前記第１の金属接点および前記第２の金属接点の共有される軸に垂直である軸方向に、並列して配置される、請求項９に記載の検出器。
【請求項１４】
スペクトル検出器であって、
複数の個々の検出器を含む検出器配列を備え、
各検出器は異なるそれぞれの周波数に調整され、各検出器は、
並列に整列させた、前記検出器の前記それぞれの周波数に対応する均一長を有するカーボン・ナノチューブの層と、
カーボン・ナノチューブの各それぞれの層の第１の側と接触する第１の金属接点と、
前記第１の側と反対の、カーボン・ナノチューブの各それぞれの層の第２の側と接触する第２の金属接点と、を含む、スペクトル検出器。
【請求項１５】
前記個々の検出器のそれぞれから電圧を読み取り、周波数の範囲にわたってスペクトル応答を決定するように構成されたセンサ制御モジュールをさらに含む、請求項１４に記載のスペクトル検出器。
【請求項１６】
前記センサ制御モジュールは、前記検出器配列に対する較正を決定するために既知の強度の放射線下で前記個々の検出器のそれぞれから電圧を読み取るようにさらに構成される、請求項１４に記載のスペクトル検出器。
【請求項１７】
前記カーボン・ナノチューブは全て半導体カーボン・ナノチューブである、請求項１４に記載のスペクトル検出器。
【請求項１８】
各第１の金属接点は、各第２の金属接点を形成する金属と異なる金属から形成される、請求項１４に記載のスペクトル検出器。
【請求項１９】
各第１の金属接点はパラジウムから形成され、各第２の金属接点はスカンジウムから形成される、請求項１８に記載のスペクトル検出器。
【請求項２０】
各検出器における前記カーボン・ナノチューブは、それぞれの前記第１の金属接点および前記第２の金属接点の共有される軸に垂直である軸方向に、並列に配置される、請求項１４に記載のスペクトル検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ分光法に関し、より詳細には、テラヘルツ検出器および分光器における均質な半導体ナノチューブの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ電磁スペクトル（例えば、赤外線）は、セキュリティ、医用画像、通信、および製造に使用される。しかしながら、伴う波長が短いため、ソース、検出器、および光学部品を含むテラヘルツ技術は相対的に未発達である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
テラヘルツ電磁スペクトルを高感度で検出する方法、およびそのための検出器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
検出器を形成する方法は、半導体カーボン・ナノチューブを並列に基板上に整列させて、ナノチューブ層を形成することを含む。ナノチューブ層における整列させた複数の半導体カーボン・ナノチューブは、検出周波数に対応する均一長になるように切断される。ナノチューブ層の両端部に金属接点が形成される。
【０００５】
検出器は並列に整列させた均一長を有するカーボン・ナノチューブの層を含む。第１の金属接点は、カーボン・ナノチューブの層の第１の側と接触させて形成される。第２の金属接点は、第１の側と反対の、カーボン・ナノチューブの層の第２の側と接触させて形成される。
【０００６】
スペクトル検出器は、複数の個々の検出器を有する検出器配列を含み、各検出器は、異なるそれぞれの周波数に調整される。各検出器は、並列に整列させた、検出器のそれぞれの周波数に対応する均一長を有するカーボン・ナノチューブの層を含む。第１の金属接点が、カーボン・ナノチューブのそれぞれの層の第１の側と接触させて形成される。第２の金属接点が、第１の側と反対の、カーボン・ナノチューブのそれぞれの層の第２の側と接触させて形成される。
【０００７】
これらのおよび他の特徴ならびに利点は、これらの例示の実施形態の以下の詳細な説明が、添付の図面と結び付けて読み取られることで明らかとなるであろう。
【０００８】
本開示は、以下の図を参照して好ましい実施形態の以下の説明における詳細を提供するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本原理によるテラヘルツ周波数放射線検出器の図である。
【図２】本原理によるテラヘルツ周波数放射線検出器を形成する方法のブロック／フロー図である。
【図３】本原理によるテラヘルツ周波数放射線検出器の配列の図である。
【図４】本原理によるテラヘルツ放射線スペクトルを測定する方法のブロック／フロー図である。
【図５】本原理によるテラヘルツ・スペクトル検知システムのブロック図である。
【図６】本原理による処理システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態は、電磁スペクトルのテラヘルツ領域における検出器としてカーボン・ナノチューブを使用する。カーボン・ナノチューブは、プラズモン共鳴によってテラヘルツ領域における強力な吸収を呈する。本実施形態は、均一のサイズにしたナノチューブを金属接点の間に配置し、かつ、共鳴周波数での放射線がナノチューブに当たる時に信号を生成する光熱電効果（photothermoelectric effect）を利用する。本明細書に説明される検出器は、室温で高感度を有し、複数のこのような検出器をそれぞれ異なる周波数に調整することで、スペクトル分解をもたらすことができる。本実施形態は、約１．５ＴＨｚ〜約３０ＴＨｚの範囲にピーク検出周波数を有する検出器を提供することができる。
【００１１】
ここで、同様の数字が同じまたは同様の要素を表す図面を参照する。初めに図１を参照すると、テラヘルツ検出器１００のトップダウン図が示されている。検出器１００は、第１の金属材料から形成される第１の金属接点１０２、および第２の金属材料から形成される第２の金属接点１０４を含む、２つの金属接点を含む。２つの金属接点の間に、並列の半導体カーボン・ナノチューブ１０６の層がある。ナノチューブ層１０６におけるナノチューブは、関連する共鳴周波数を提供する均一長を有し、関連する共鳴周波数が、ナノチューブが感応するのは入射放射線のどの周波数かを決定する。図示されるように、ナノチューブ層１０６におけるナノチューブは、金属接点１０２／１０４の間に平行に並べて配向され、ナノチューブの軸方向配向は２つの金属接点１０２／１０４を接続する軸に垂直である。
【００１２】
放射線がナノチューブ層１０６に入射する時、その放射線はカーボン・ナノチューブの長さに沿ったプラズモン振動を誘導し、これによって、ナノチューブ層１０６は加熱される。プラズモンは、表面上の電荷を振動させるために結合される光照射野である。閉じ込め系において、プラズモンのエネルギーは、量子化された光である光子、または量子化された機械的振動である音子の説明と類似しているやり方で量子化される。したがって、それぞれのナノチューブは、その長さによって決定される特徴的なプラズモン共鳴周波数を有し、これによって、その特徴的な周波数においてプラズモンに結合する関連した電磁周波数が決定される。
【００１３】
ナノチューブ層１０６が金属接点１０２および１０４に対して加熱されるとき、光熱電圧は、ナノチューブ層１０６と金属接点１０２および１０４との間に誘導される。（金属カーボン・ナノチューブを含むのとは対照的に）ナノチューブ層１０６において半導体カーボン・ナノチューブのみを使用することによって、光熱電圧は増大する。
【００１４】
第１の金属接点１０２および第２の金属接点１０４は、デバイスにダイオード特性を与える異なる仕事関数を有する金属から形成される。結果として、ナノチューブ層と各金属接点１０２および１０４との間の界面における光熱電圧は異なっており、それによって、第１の金属接点１０２から第２の金属接点１０４までの、検出器１００全体にわたる正味光熱電圧は、バイアス電圧が加えられていないときでもゼロにはならない。この電圧は、２つの金属接点１０２および１０４の間で測定され、かつ検出電圧を表す。
【００１５】
ここで図２を参照すると、テラヘルツ検出器を形成する方法が示されている。ブロック２０２ではカーボン・ナノチューブのセットを成長させる。ナノチューブは、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）、レーザ蒸着、およびアーク放電プロセスを含むこれらの構造を形成するための任意の適切なプロセスによって成長させることができる。
【００１６】
カーボン・ナノチューブは、成長させると、一般的に、ほぼ１／３の金属構造および２／３の半導体構造の割合で形成され、ナノチューブを表すためにグラフェン・シートをどのように「巻くことができる」かに応じた、ナノチューブの電気特性を有する。とりわけ、ナノチューブは、一対の指標（ｍ、ｎ）によって説明され、各指標はグラフェン格子に沿ったベクトルを表す。ｎ−ｍが３で割り切れる場合、結果として生じるナノチューブは金属であるの対して、他のナノチューブは半導体である。
【００１７】
ナノチューブ層１０６によって生じた光熱電圧は、ナノチューブが半導体ナノチューブである場合、より強力であるため、ブロック２０６ではナノチューブを精製する。これは、ブロック２０３において、溶液中のナノチューブを半導体の溶液および金属の溶液に分離することによって達成される。とりわけ、ナノチューブはトルエンおよびポリ［（９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−ａｌｔ−ｃｏ−（６，６’−｛２，２’−ビピリジン｝）］（ＰＦＯ−ＢＰｙとして知られる）の溶液に溶かされる。ブロック２０４において、この溶液を数分間約８０度まで加熱することで、ＰＦＯ−ＢＰｙをカーボン・ナノチューブに巻き付け、それらをトルエン中に分散させる。ＰＦＯ−ＢＰｙは半導体ナノチューブだけを選択し、それによって、半導体ナノチューブのみを分散させる。その後、ブロック２０５において、遠心機を使用して、半導体ナノチューブを溶液中の金属ナノチューブから分離することができる。
【００１８】
半導体ナノチューブが精製された後、ブロック２０８において、それらを基板上に付着させて、整列したカーボン・ナノチューブの薄膜を形成する。この基板は、ポリイミド薄膜などの、任意の適切な、平坦で、熱的に絶縁しかつ電気的に絶縁する材料から形成可能である。ナノチューブを付着させるために、可動壁を有するウェルで囲まれた、精製されたナノチューブ分散液に基板を浸漬させる。壁の縁部を、ゆっくりと共に移動させる。壁が互いに接近すると、ナノチューブは表面上で整列するように押し込まれる。これらナノチューブが整列したら、分散液の中から基板をゆっくりと持ち上げて、基板上に平行に整列したナノチューブの薄膜を残す。これによって、薄膜上にナノチューブの単分子層が数個残る。このことは、ナノチューブのより厚い膜を得るために複数回繰り返すことができる。
【００１９】
精製されたナノチューブが整列すると、ブロック２１６では、ナノチューブを均一長になるように切断する。これによって、ナノチューブの吸収スペクトルはシャープになり、検出器１００は狭い範囲の周波数に感応する。このことは、例えば、酸素中における反応性イオン・エッチング、およびフォトリソグラフィまたは電子ビーム・リソグラフィ・プロセスを使用して、達成可能である。電子ビーム・リソグラフィ・プロセスが使用される場合、ナノチューブ薄膜は、例えば、ポリメチル・メタクリレート（ＰＭＭＡ）によって被覆され、ナノチューブがエッチングされるストライプは、走査型電子顕微鏡によって露光される。イソプロピル・アルコールおよび水の溶液における現像によって、露光したポリマーを選択的に溶解し、下のナノチューブの表面を露出させる。代わりに、フォトリソグラフィが使用される場合、紫外線露光は電子ビーム露光と置き換えられ、異なるポリマーを使用して、切断されるべきナノチューブの領域を定める。
【００２０】
次いで、酸素中における反応性イオン・エッチングによって、露出したナノチューブ領域がエッチング除去され、その後、ポリマーは溶剤によって洗い流される。ナノチューブの多くのストライプをエッチングすることによって、ナノチューブの長さは、約５ｎｍ〜５μｍの例示の範囲のどこかに正確に設定可能である。
【００２１】
ブロック２１８では、ナノチューブ層１０６上にナノチューブの両縁部を接触させる金属接点１０２および１０４を形成する。上記のように、検出器１００全体にわたる正味熱電力は、２つの異なる金属が金属接点１０２および１０４に使用されるとき最大化される。１つの例示の実施形態では、ｐ型接点にはパラジウムが使用可能であり、ｎ型接点にはスカンジウムが使用可能であるが、代わりに、代替的な金属が用いられてよいことは理解されるべきである。第１の金属接点１０２および第２の金属接点１０４の領域は、例えば、フォトリソグラフィ、電子ビーム金属蒸着、およびリフトオフプロセス（lift-off process）によって定められる。
【００２２】
金属接点１０２および１０４の形成後、ブロック２２０では、誘電材料、例えば、約２０ｎｍの厚さの酸化アルミニウムを使用して不動態化層を形成して、検出器表面の酸化を防止し、検出器１００の安定性を向上させる。
【００２３】
本発明が、ウエハを有する所与の例示のアーキテクチャの観点から説明されることになるが、本発明の範囲内で、他のアーキテクチャ、構造、基板材料およびプロセスの特徴ならびにステップを変えることができることは理解されたい。
【００２４】
また、層、領域、または基板などのある要素が別の要素「上に」またはこれの「上方に」あると称されるとき、この要素は、他の要素の上に直接あるとすることができる、または介在要素が存在する場合もあることは理解されるであろう。対照的に、ある要素が別の要素の「上に直接」または「真上に」あると称されるとき、存在する介在要素はない。また、ある要素が別の要素に「接続される」または「結合される」と称されるとき、この要素は、他の要素に直接接続または結合され得る、または介在要素が存在する場合があることは理解されるであろう。対照的に、ある要素が別の要素に「直接接続される」または「直接結合される」と称されるとき、存在する介在要素はない。
【００２５】
集積回路チップの設計はグラフィカル・コンピュータ・プログラミング言語でもたらされてよく、（ディスク、テープ、物理ハード・ドライブ、またはストレージ・アクセス・ネットワークなどにおける仮想ハード・ドライブなどの）コンピュータ記憶媒体に記憶されてよい。設計者がチップまたはチップを製作するために使用されるフォトリソグラフィ・マスクを製作しない場合、設計者は結果として生じる設計を、物理的手段によって（例えば、設計を記憶する記憶媒体のコピーを提供することによって）または電子的に（例えば、インターネットによって）かかるエンティティに直接または間接的に送信可能である。記憶された設計は次いで、フォトリソグラフィ・マスクの製作のために適切なフォーマット（例えば、ＧＤＳＩＩ）に変換される。この設計は、典型的には、ウエハ上に形成されるべき、当該チップ設計の複数のコピーを含む。フォトリソグラフィ・マスクを活用して、エッチングあるいは別の処理が行われるべきウエハの領域（またはウエハ上の層あるいはその両方）を定める。
【００２６】
本明細書に説明される方法は、集積回路チップの製作において使用されてよい。結果として生じる集積回路チップは、ベア・ダイとして、未加工のウエハ形態で（すなわち、複数の非パッケージ化チップを有する単一のウエハとして）、またはパッケージ化形態で、製作者によって分配することができる。後者の場合、チップは単一チップ・パッケージ（マザーボードに取り付けられたリードを有するプラスチック支持体、または他のより高レベルの支持体など）において、または、マルチチップ・パッケージ（表面相互接続または埋め込み相互接続のいずれかまたは両方を有するセラミック支持体など）において実装される。いずれの場合でも、チップは次いで、他のチップ、ディスクリート回路要素または他の信号処理デバイスあるいはその組み合わせと共に、（ａ）マザーボードなどの中間製品、または（ｂ）最終製品のどちらかの一部として統合される。最終製品は、玩具および他の低価格帯の用途から、ディスプレイ、キーボードまたは他の入力デバイス、および中央処理装置を有する高度なコンピュータ製品に及ぶ、集積回路チップを含む任意の製品とすることができる。
【００２７】
本明細書において、本原理の「１つの実施形態」または「一実施形態」、および、これらの他の変形に言及することは、実施形態に関連して説明される、特定の特徴、構造、および特性などが、本原理の少なくとも１つの実施形態に含まれるということを意味する。よって、本明細書全体を通してさまざまな場所に出現する、「１つの実施形態において」または「一実施形態において」という語句、および、任意の他の変形の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態に言及しているわけではない。
【００２８】
例えば「Ａ／Ｂ」、「ＡまたはＢあるいはその両方」、および「ＡおよびＢの少なくとも１つ」の場合の、以下の「／」、「〜または…あるいはその両方」、および「〜の少なくとも１つ」のいずれかの使用は、第１の列挙される選択肢（Ａ）のみの選択、または、第２の列挙される選択肢（Ｂ）のみの選択、または、両方の選択肢（ＡおよびＢ）の選択を包含することが意図されるということは理解されたい。さらなる例として、「Ａ、Ｂ、またはＣ、あるいはその組み合わせ」、および「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」の場合、そのような言い回しは、第１の列挙される選択肢（Ａ）のみの選択、または、第２の列挙される選択肢（Ｂ）のみの選択、または、第３の列挙される選択肢（Ｃ）のみの選択、または、第１および第２の列挙される選択肢（ＡおよびＢ）のみの選択、または、第１および第３の列挙される選択肢（ＡおよびＣ）のみの選択、または、第２および第３の列挙される選択肢（ＢおよびＣ）のみの選択、または、３つの選択肢全て（ＡおよびＢおよびＣ）の選択を包含することが意図される。このことは、当技術分野および関係する技術分野の当業者により容易に明らかなように、多くの列挙される項目だけ拡張され得る。
【００２９】
ここで図３を参照すると、検出器配列３００が示されている。検出器配列３００は、いくつかの個々の検出器１００を含み、これらのそれぞれは、異なる長さのナノチューブを有するそれぞれのナノチューブ層１０６を有する。センサ制御システム３０４は、検出器１００のそれぞれに対して金属接点１０２および１０４にわたる電圧を監視し、かつそれぞれのこのような出力電圧を、それぞれの検出器１００に関連付けられたそれぞれの周波数に関連付ける。
【００３０】
検出器配列３００はスペクトル感度をもたらす。カーボン・ナノチューブにおけるプラズモン共鳴は、テラヘルツ電磁場に結合される縦方向の電荷振動を特徴とする。ナノチューブの長さの上下の往復を行う電荷振動に対応する共鳴条件は、ナノチューブ長の影響を受ける。そしてまた、プラズモン共鳴の周波数は、検出器１００が放射線を吸収するピーク周波数を決定する。したがって、ナノチューブを、例えば、約２０ｎｍ〜約５μｍのセグメントに切断することによって、特定の検出器１００が放射線を吸収する周波数は制御される。さらに、ナノチューブは各検出器１００に対して均一のセグメントに切断されるので、各検出器１００のプラズモン共鳴は処理されないナノチューブよりシャープになる。
【００３１】
ここで図４を参照すると、テラヘルツ・スペクトル検知の方法が示されている。ブロック４０２では、検出器４０２を較正する。とりわけ、較正は、センサ制御システム３０４によって行われ、かつ、放射線の既知の強度にさらされるとき各検出器１００による電圧出力を決定する。
【００３２】
動作中、ブロック４０４では、配列３００上の各検出器１００からの電圧出力を測定する。ブロック４０６では次いで、ブロック４０２からの較正情報を使用して、検出器１００の電圧応答が大幅に強い放射線の場合を除いて概して線形であるという事実を利用して、各検出器１００によって測定された対応する放射線強度を決定する。ブロック４０８では、各それぞれの検出器１００上のナノチューブの長さによって決定される、対応する周波数で、各検出器１００によって測定された強度をプロッティングすることによって配列３００のスペクトル応答をプロッティングする。
【００３３】
本発明は、システム、方法、もしくはコンピュータ・プログラム製品、あるいはその組み合わせであってよい。コンピュータ・プログラム製品は、プロセッサに本発明の態様を実行させるためのコンピュータ可読プログラム命令を有するコンピュータ可読記憶媒体（単数または複数）を含むことができる。
【００３４】
コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行デバイスによる使用のための命令を保持しかつ記憶することができる有形デバイスとすることができる。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、電子ストレージ・デバイス、磁気ストレージ・デバイス、光学ストレージ・デバイス、電磁ストレージ・デバイス、半導体ストレージ・デバイス、または前述の任意の適した組み合わせであってよいが、これらに限定されない。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例の非網羅的なリストは、ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）、ポータブル・コンパクト・ディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、メモリ・スティック、フロッピー（Ｒ）・ディスク、パンチカードまたは命令が記録された溝内の隆起構造などの機械的符号化デバイス、および前述の任意の適した組み合わせを含む。本明細書で使用されるコンピュータ可読記憶媒体は、電波または他の自由に伝搬する電磁波、導波路または他の伝送媒体を通して伝搬する電磁波（例えば光ファイバ・ケーブルを通過する光パルス）、または電線を通して送信される電気信号など、それ自体が一時的信号であると解釈されるものではない。
【００３５】
本明細書で説明されるコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ可読記憶媒体から各コンピューティング／処理デバイスに、またはネットワーク、例えば、インターネット、ローカル・エリア・ネットワーク、広域ネットワーク、またはワイヤレス・ネットワーク、あるいはそれらの組み合わせを介して、外部コンピュータまたは外部ストレージ・デバイスにダウンロードされ得る。ネットワークは、銅製伝送ケーブル、光伝送ファイバ、ワイヤレス伝送、ルータ、ファイアウォール、スイッチ、ゲートウェイ・コンピュータ、またはエッジ・サーバ、あるいはそれらの組み合わせを含むことができる。それぞれのコンピューティング／処理デバイスにおけるネットワーク・アダプタ・カードまたはネットワーク・インターフェースは、ネットワークからコンピュータ可読プログラム命令を受信し、かつコンピュータ可読プログラム命令を、それぞれのコンピューティング／処理デバイス内のコンピュータ可読記憶媒体における記憶のために転送する。
【００３６】
本発明の動作を実行するためのコンピュータ可読プログラム命令は、アセンブラ命令、命令セット・アーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ（Ｒ）またはＣ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含む、１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれた、ソース・コードもしくはオブジェクト・コードのどちらかとすることができる。コンピュータ可読プログラム命令は、専らユーザのコンピュータ上で、スタンド・アロン・ソフトウェア・パッケージとして部分的にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、および部分的にリモート・コンピュータ上で、または専らリモート・コンピュータもしくはサーバ上で、実行することができる。後者のシナリオにおいてリモート・コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを通してユーザのコンピュータに接続可能であり、または外部コンピュータへの接続が（例えばインターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを通して）なされ得る。いくつかの実施形態において、例えば、プログラマブル・ロジック回路構成、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、またはプログラマブル・ロジック・アレイ（ＰＬＡ）を含む電子回路構成は、本発明の態様を行うために、コンピュータ可読プログラム命令の状態情報を利用することによってコンピュータ可読プログラム命令を実行して電子回路構成をカスタマイズすることができる。
【００３７】
本発明の態様は、本明細書において、本発明の実施形態による方法、装置（システム）、およびコンピュータ・プログラム製品の、フローチャート図またはブロック図あるいはその両方を参照して説明される。フローチャート図またはブロック図あるいはその両方の各ブロック、およびフローチャート図またはブロック図あるいはその両方におけるブロックの組み合わせは、コンピュータ可読プログラム命令によって実行可能であることが理解されるであろう。
【００３８】
これらのコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロックに指定される機能／動作を実施するための手段を作成するように、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサに提供されて、マシンを作り出すものであってよい。これらのコンピュータ可読プログラム命令はまた、命令が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロックにおいて指定された機能／動作の態様を実施する命令を含む製品を備えるように、コンピュータ可読記憶媒体に記憶され、コンピュータ、プログラマブル・データ処理装置、または他のデバイス、あるいはそれらの組み合わせに特定のやり方で機能するように指示することができるものであってもよい。
【００３９】
コンピュータ可読プログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラマブル装置、または他のデバイス上で実行する命令がフローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロックにおいて指定された機能／動作を実施するように、コンピュータによって実施されるプロセスをもたらすべく、コンピュータ、他のプログラマブル・データ処理装置、または他のデバイス上にロードされて、コンピュータ、他のプログラマブル装置、または他のデバイス上で一連の動作ステップを行わせるものであってもよい。
【００４０】
図におけるフローチャートおよびブロック図は、本発明のさまざまな実施形態による、システム、方法、およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実装形態のアーキテクチャ、機能性、および動作を示す。この点に関して、フローチャートまたはブロック図における各ブロックは、指定された論理機能を実施するための１つまたは複数の実行可能命令を含む、モジュール、セグメント、または命令の一部分を表すことができる。いくつかの代替的な実装形態において、ブロックに記された機能は、図に記されたものとは異なる順序で行われ得る。例えば、連続して示される２つのブロックは、実際は実質的に同時に実行可能であり、またはブロックは関わる機能性に応じて、逆の順序で実行される時があってよい。また、ブロック図またはフローチャート図あるいはその両方の各ブロック、およびブロック図またはフローチャート図あるいはその両方におけるブロックの組み合わせは、指定された機能または動作を行う、または専用ハードウェアおよびコンピュータ命令を組み合わせて実行する、専用ハードウェア・ベースのシステムによって実施可能であることは留意されるであろう。
【００４１】
ここで図５を参照すると、テラヘルツ・スペクトル検知のシステム５００が示されている。検知システム５００は、ハードウェア・プロセッサ５０２およびメモリ５０４を含む。さらに、検知システム５００は、検出器配列５０６を含み、これは検知システム５００と一体的に形成可能であり、または代替的には、検知システム５００との間に電圧読み取りおよび制御接続を有する別個のデバイスであってもよい。
【００４２】
検知システム５００はセンサ制御モジュール５０８をさらに含む。センサ制御モジュール５０８は、メモリ５０４に記憶され、かつプロセッサ５０２によって実行されるソフトウェアとして実装されてよい。代替的には、センサ制御モジュール５０８は、例えば、特定用途向け集積チップまたはフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイの形態の１つまたは複数のディスクリート・ハードウェア構成要素として実装されてよい。センサ制御モジュール５０８は、検出器配列５０６と通信し、かつ検出器配列５０６における各検出器１００から電圧を検知する。センサ制御モジュール５０８は、さらにまた、既知の周波数で制御された光度下の電圧を検知することによって検出器配列５０６を較正する能力を有する。
【００４３】
ここで図６を参照すると、送信デバイス１００または受信デバイス１２０を表すことができる、例示の処理システム６００が示されている。処理システム６００は、システム・バス６０２を介して他の構成要素に動作可能に結合される少なくとも１つのプロセッサ（ＣＰＵ）６０４を含む。キャッシュ６０６、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）６０８、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）６１０、入力／出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ６２０、音声アダプタ６３０、ネットワーク・アダプタ６４０、ユーザ・インターフェース・アダプタ６５０、およびディスプレイ・アダプタ６６０は、システム・バス６０２に動作可能に結合される。
【００４４】
第１のストレージ・デバイス６２２および第２のストレージ・デバイス６２４は、Ｉ／Ｏアダプタ６２０によってシステム・バス６０２に動作可能に結合される。ストレージ・デバイス６２２および６２４は、ディスク・ストレージ・デバイス（例えば、磁気または光学ディスク・ストレージ・デバイス）、およびソリッド・ステート磁気デバイスなどの任意のものとすることができる。ストレージ・デバイス６２２および６２４は、同じタイプのストレージ・デバイス、または異なるタイプのストレージ・デバイスとすることができる。
【００４５】
スピーカ６３２は、音声アダプタ６３０によってシステム・バス６０２に動作可能に結合される。トランシーバ６４２はネットワーク・アダプタ６４０によってシステム・バス６０２に動作可能に結合される。ディスプレイ・デバイス６６２はディスプレイ・アダプタ６６０によってシステム・バス６０２に動作可能に結合される。
【００４６】
第１のユーザ入力デバイス６５２、第２のユーザ入力デバイス６５４、および第３のユーザ入力デバイス６５６は、ユーザ・インターフェース６５０によってシステム・バス６０２に動作可能に結合される。ユーザ入力デバイス６５２、６５４、および６５６は、キーボード、マウス、キーパッド、画像取り込みデバイス、動き検知デバイス、マイクロホン、および先のデバイスの少なくとも２つの機能性を組み込むデバイスなどの任意のものとすることができる。当然ながら、他のタイプの入力デバイスはまた、本原理の思想を維持しながら使用可能である。ユーザ入力デバイス６５２、６５４、および６５６は、同じタイプのユーザ入力デバイス、または、異なるタイプのユーザ入力デバイスとすることができる。ユーザ入力デバイス６５２、６５４、および６５６は、システム６００への、およびシステム６００からの情報を、入力および出力するために使用される。
【００４７】
当然ながら、処理システム６００はまた、当業者により容易に企図されるように、他の要素（図示せず）を含み、ある特定の要素を省略する場合がある。例えば、さまざまな他の入力デバイスまたは出力デバイスあるいはその両方が、当業者により容易に理解されるように、処理システム６００に、その特定の実装形態に応じて含まれる可能性がある。例えば、さまざまなタイプの、ワイヤレスまたはワイヤードあるいはその両方の、入力または出力あるいはその両方のデバイスが使用可能である。さらに、さまざまな構成での追加のプロセッサ、コントローラ、およびメモリなども、当業者により容易に理解されるように利用可能である。処理システム６００のこれらのおよび他の変形は、本明細書に提供される本原理の教示を与えられることで、当業者により容易に企図される。
【００４８】
均質なカーボン・ナノチューブの薄膜によるテラヘルツ検出および分光法の（例示であることが意図され、限定は意図されていない）好ましい実施形態を説明してきたが、上記の教示を考慮して変更および変形が当業者によってなされ得ることは留意されたい。したがって、添付の特許請求の範囲によって概説される本発明の範囲内にある、開示された特定の実施形態において変更がなされてよいことは、理解されたい。このように本発明の態様を、特許法により必要とされる詳細および特定性と共に説明したが、何が請求され、特許証により保護されるように所望されるかは、添付の特許請求の範囲に示される。
【図１】
2019518194.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月26日(2018.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出器を形成する方法であって、
複数の半導体カーボン・ナノチューブを並列に基板上に整列させて、ナノチューブ層を形成することと、
前記ナノチューブ層における整列させた前記複数の半導体カーボン・ナノチューブを、検出周波数に対応する均一長になるように切断することと、
前記ナノチューブ層の両端部に金属接点を形成することと、を含む、方法。
【請求項２】
複数のカーボン・ナノチューブを成長させることと、
半導体ナノチューブのみが残るように前記複数のカーボン・ナノチューブを精製することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記カーボン・ナノチューブを精製することは、
選択剤を含む溶液に前記カーボン・ナノチューブを溶かし、前記溶液を加熱して、前記選択剤を半導体カーボン・ナノチューブに結合させることと、
遠心機において非半導体カーボン・ナノチューブから前記半導体カーボン・ナノチューブを分離することと、を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶液はトルエンであり、前記選択剤は、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−ａｌｔ−ｃｏ−（６，６’−｛２，２’−ビピリジン｝）］である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の半導体カーボン・ナノチューブを整列させることは、
前記複数のカーボン・ナノチューブを含む分散液を収容する容器内に前記基板を置くことと、
前記複数のカーボン・ナノチューブを並列に整列させるために前記容器の壁を接近させることと、
前記基板の表面上に並列のカーボン・ナノチューブの層を付着させるために前記基板を前記容器から取り出すことと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記金属接点の上に誘電層をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記均一長はテラヘルツ放射線に関連したプラズモン共鳴に対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記複数の半導体カーボン・ナノチューブを整列させることは、第１の金属接点および第２の金属接点の共有される軸に垂直である軸方向に並列に前記複数の半導体カーボン・ナノチューブを配置することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
検出器であって、
並列に整列させた、検出周波数に対応する均一長を有するカーボン・ナノチューブの層と、
前記カーボン・ナノチューブの層の第１の側と接触する第１の金属接点と、
前記第１の側と反対の、前記カーボン・ナノチューブの層の第２の側と接触する第２の金属接点と、を含む、検出器。
【請求項１０】
前記カーボン・ナノチューブは全て半導体カーボン・ナノチューブである、請求項９に記載の検出器。
【請求項１１】
前記第１の金属接点は、前記第２の金属接点を形成する金属と異なる金属から形成される、請求項９に記載の検出器。
【請求項１２】
前記第１の金属接点はパラジウムから形成され、前記第２の金属接点はスカンジウムから形成される、請求項１１に記載の検出器。
【請求項１３】
前記カーボン・ナノチューブは、前記第１の金属接点および前記第２の金属接点の共有される軸に垂直である軸方向に、並列して配置される、請求項９に記載の検出器。
【請求項１４】
複数の個々の検出器を含む検出器配列を備え、
各検出器は異なるそれぞれの周波数に調整され、
各検出器は、請求項９乃至１３のいずれか1項に記載の検出器である
スペクトル検出器。
【請求項１５】
前記個々の検出器のそれぞれから電圧を読み取り、周波数の範囲にわたってスペクトル応答を決定するように構成されたセンサ制御モジュールをさらに含む、請求項１４に記載のスペクトル検出器。
【請求項１６】
前記センサ制御モジュールは、前記検出器配列に対する較正を決定するために既知の強度の放射線下で前記個々の検出器のそれぞれから電圧を読み取るようにさらに構成される、請求項１４に記載のスペクトル検出器。
【国際調査報告】
2019518194.tif 000009
2019518194.tif 000010