(57)【要約】ナノ構造の材料と、該ナノ構造の材料と混合されたホスト材料とを備えている、ナノ構造の光電子デバイスが提供される。該ホスト材料は、該ナノ構造の材料よりも高い屈折率を有し得る。該ホスト材料の屈折率は、該デバイスの有効な活性エリアを最大化するように選定され得る。代替の実施形態において、該ホスト材料は、散乱中心、または、光を吸収して異なるエネルギーで該光を再放射する吸収／発光中心、あるいは、それら両方を備えている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ構造の材料と、該ナノ構造の材料と混合されたホスト材料とを備えている、ナノ構造の光電子デバイスであって、
該デバイスは、有効な活性エリアを有し、
該ホスト材料は、該ホスト材料の屈折率の関数として、該デバイスの該有効な活性エリアをおおよそ最大化する屈折率を有する、ナノ構造の光電子デバイス。
【請求項２】
前記ホスト材料は、前記ナノ構造の材料よりも高い屈折率を有する、請求項１に記載の光電子デバイス。
【請求項３】
前記ナノ構造の材料はナノワイヤを備えている、請求項１に記載の光電子デバイス。
【請求項４】
前記ナノ構造の材料は量子ドットを備えている、請求項１に記載の光電子デバイス。
【請求項５】
前記ナノ構造の材料はシリコンを備えている、請求項１に記載の光電子デバイス。
【請求項６】
前記ホスト材料は、該ホスト材料がおおよそ１の屈折率を有する場合を除いて、同一の構造を有するデバイスに比べて、前記有効な活性エリアを少なくとも約１０％増大させる、請求項１に記載の光電子デバイス。
【請求項７】
前記ホスト材料は、該ホスト材料が空気に置き換えられている場合を除いて、同一の構造を有するデバイスに比べて、前記有効な活性エリアを少なくとも約１０％増大させる、請求項６に記載の光電子デバイス。
【請求項８】
前記ホスト材料はＴｉＯ２を備えている、請求項１に記載の光電子デバイス。
【請求項９】
前記デバイスは光起電力デバイスである、請求項１に記載の光電子デバイス。
【請求項１０】
前記ナノ構造の材料はナノワイヤのアレイを備えている、請求項９に記載の光電子デバイス。
【請求項１１】
前記ナノワイヤのアレイの中のナノワイヤは、約１度と約３度との間の範囲の先細りを有する、請求項９に記載の光電子デバイス。
【請求項１２】
前記デバイスは発光ダイオードである、請求項１に記載の光電子デバイス。
【請求項１３】
ナノ構造の材料と、該ナノ構造の材料と混合されたホスト材料とを備えている、ナノ構造の光電子デバイスであって、
該ホスト材料は、散乱中心、または、光を吸収して異なるエネルギーで該光を再放射する吸収／発光中心、あるいは、それら両方を備えている、ナノ構造の光電子デバイス。
【請求項１４】
前記ホスト材料は、散乱中心を備え、
該散乱中心は、量子ドット、金属ナノ粒子、または高誘電率のナノドットを含む、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記ホスト材料は、吸収／発光中心を備え、
該吸収／発光中心は、有機染料または金属粒子を含む、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記ホスト材料は、プラズモン共鳴を通してエネルギーをナノワイヤに移送する金属粒子を備えている、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記ホスト材料は、吸収／発光中心を備え、
該吸収／発光中心は、光を吸収し、より低いエネルギーで該光を再放射する、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記デバイスは光起電力デバイスである、請求項１３に記載の光電子デバイス。
【請求項１９】
前記ナノ構造の材料はナノワイヤのアレイを備えている、請求項１７に記載の光電子デバイス。
【請求項２０】
前記ナノワイヤのアレイの中のナノワイヤは、約１度と約３度との間の範囲の先細りを有する、請求項１９に記載の光電子デバイス。
【請求項２１】
前記ホスト材料は、該ホスト材料が空気に置き換えられている場合を除いて、同一の構造を有するデバイスに比べて、有効な活性エリアを少なくとも約１０％増大させる、請求項１３に記載の光電子デバイス。
【請求項２２】
光電子デバイスを設計する方法であって、
該光電子デバイスは、ナノ構造の材料と、該ナノ構造の材料と混合されたホスト材料とを備え、
該方法は、該デバイスが、該ホスト材料の屈折率の、あるいは、該ホスト材料の中の散乱中心または吸収／発光中心の存在の、該デイバスの性能に対する効果を考慮するようにホスト材料を選択することを包含する、方法。
【請求項２３】
前記ホスト材料の屈折率の効果が考慮され、前記光電子デバイスをモデル化しているマクスウェル−ガーネット理論に基づく曲線が調整されている、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００８年４月３日出願の米国仮特許出願第６１／０４２，１２４号の優先権を主張し、当該仮特許出願全体が参照により援用される。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、一般的にナノ構造の光電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
ナノ構造の特性は、バルク材料の特性と異なる。ゆえに、光電子材料を設計する場合、性能を最適化するためにナノ構造の材料（ナノドット、ナノワイヤ、またはナノウェル）を使用することがしばしば望ましい。しかしながら、ナノ材料を有する巨視的デバイスは本質的に２つ以上の材料から成る。ゆえに、材料のうちの一の材料のみがデバイス動作にとって有用である場合、非活性材料も同様に体積を取るから、デバイスの有効または有用な体積はデバイスの実際の体積よりも小さい。
【０００４】
光および電磁場は、材料の複素屈折率に依存した態様において、材料を通して進む。他の者は、活性材料中の光の吸収を増大させるために、活性材料の近くを包囲する不活性材料を調節してきた。例えば、入射媒体の屈折率はサンプルに対して大きくなるように選定され得、ひいてはサンプル中の光吸収を増大させる。（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｔ．Ｌｕｍｍｅｒｓｔｏｒｆｅｒら，Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｂｉｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｖｏｌ．３８８，ｐｐ．５５−６４（２００７）．
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ナノ構造の材料と、ナノ構造の材料と混合されたホスト材料とを含む、ナノ構造の光電子デバイスが提供される。ホスト材料はナノ構造の材料よりも高い屈折率を有し得る。ホスト材料の屈折率は、デバイスの有効な活性エリアを最大化するように選定され得る。代替の実施形態において、ホスト材料は散乱中心、または、光を吸収して異なるエネルギーで光を再放射する吸収／発光中心、あるいは、それら両方を含む。
【０００７】
本明細書に記載される実施形態は、先行技術の概念とは、先行技術の概念が、ナノ材料間の不活性材料であるホスト材料が如何に光電子デバイスの効率を改善するのに使用され得るかについて記載しているという点で異なる。通例、ホストの目的は、材料の電気的および光学的特性における所望の変化を許容するためにナノ粒子を電気的に絶縁することのみである。いくつかの状況において、ホストは構造上の支持をもまた提供する。本発明者らは、活性材料を性能面で補助するためにホスト材料を使用することについて記載する。
【０００８】
本出願は、ホスト材料が光電子的な性能を改善する４つの設計例を列挙する。これらの設計は光を活性領域の中へ注入する。第１の方法は、活性材料に対して大きい不活性材料の屈折率を有することによって注入する。このように、この方法は、体積百分率に対して不均衡な量で光を活性領域の中へ注入するために、ナノ材料において本質的な均質性の欠乏を利用する。第２の方法は、散乱中心を導入する。第３の方法は、吸収／発光中心を導入する。第４の方法は、活性エリアの中へのプラズモン結合を有する金属粒子または薄膜を使用する。４つのアプローチのすべてが、活性ナノ構造内に吸収される光を増大させる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、入射材料の大きな屈折率が如何にサンプル内部の吸収を増大させるかについて示す。
【図２】図２は、テンプレート内部のマイクロ／ナノワイヤのアレイを模式的に描写しており、ここでは、テンプレートが所望の光学的特性を有しない。
【図３】図３は、屈折率１．９７＋０．００４０５ｉおよび１を有する２つの構成成分で組成された複合材料について、屈折率の虚数部をグラフで示す。ｘ軸はｆで、１．９７＋０．００４０５ｉに等しい屈折率を有する材料で組成された複合物の割合である。
【図４】図４は、屈折率１．９７５＋８ｉおよび２．７７を有する２つの構成成分で組成された複合材料について、屈折率の虚数部をグラフで示す。ｘ軸はｆで、１．９７５＋８ｉに等しい屈折率を有する材料で組成された複合物の割合である。
【図５】図５は、複合物（ホスト材料に加えて活性材料）の光吸収対ホスト材料の屈折率を描写する（ホストの光吸収が零に設定されている）。活性材料は、１．９７４８４６＋８．００４０５１ｉの複素屈折率を有する。
【図６】図６は、ホスト材料が散乱中心および／または発光中心を含む、本発明の複合物を描写する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（発明の詳細な説明）
本発明を詳細に記載する前に、本発明は、特定の解決策、材料、またはデバイス構造に限定されず、これらは変わり得ると理解されるべきである。また、本明細書において使用される専門用語は、特定の実施形態を記載することのみを目的とし、限定的であることを意図されていないと理解されるべきである。
【００１１】
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が別なふうに明確に指示しない限り、単数および複数の指示対象の両方を含む。ゆえに、例えば、「（ａ）ナノワイヤ」との参照は、単一のナノワイヤのみならず複数のナノワイヤを含み、「（ａ）温度」との参照は、単一の温度のみならず複数の温度を含み、その他も同様である。
【００１２】
値の範囲が提供されるとき、その範囲の上限と下限との間にある各値、および、あらゆる他の言及された値またはその言及された範囲の間にある値は、本開示の中に包含されることを意図している。例えば、１μｍから８μｍの範囲が言及される場合、１μｍ以上の値の範囲かつ８μｍ以下の値の範囲のみならず、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍもまた開示されることを意図している。
【００１３】
ナノ構造の材料と、ナノ構造の材料と混合されたホスト材料とを含む、ナノ構造の光電子デバイスが提供される。ホスト材料はナノ構造の材料よりも高い屈折率を有し得る。ホスト材料の屈折率は、デバイスの有効な活性エリアを最大化するように選定され得る。代替の実施形態において、ホスト材料は散乱中心、または、光を吸収して異なるエネルギーで光を再放射する吸収／発光中心、あるいは、それら両方を含む。
【００１４】
ナノ構造のデバイスにおける不活性材料は、占有体積として理解され得、占有体積は、他の場合には、例えば、光起電力デバイスにおいて電子−正孔対が生成される材料など、活性材料から成り得る。よって、同一の体積の非ナノ構造のデバイスと比べて、不活性材料は、不活性材料が占有する空間だけ、デバイスの活性エリアを低減する。デバイスの有効エリアに対する不活性材料の不利な影響を最小化する技術が提供される。言い換えれば、デバイスは、物理的に存在するよりも大きな割合の活性材料が存在しているかの如く機能する。これは、不活性材料が（例えば光起電力においてなど）電力生成に関与しなくても、不活性材料が電力生成において活性領域を補助するように、不活性材料へ機能性を導入することによって達成される。
【００１５】
第１の例において、この技術は、不活性材料の存在によって光が活性材料の中へ進入することが促進されるような屈折率を有する不活性材料を導入することによって達成される。物理的な活性エリア以上に有効な活性エリアを増大させる不活性材料の屈折率の範囲は、反直観的であり、いくつかの場合において、光学的導波路のより一般的な例とは反対である。光学的導波路は、光を導波路コアの内側に閉じ込めるように設計され、ゆえに、外側／クラッド層の中の光の量を最小化する。光をコアの内側に閉じ込めるために、コアの屈折率はクラッドの屈折率よりも大きいことが必要である。これは、全反射、および、殆どの光がコアの内側に残留することを許容する。殆どの場合において、クラッドは理想的には光学活性でなく、非吸収性である。よって、導波路において、クラッド用材料は、屈折率がコアの屈折率より小さいように選定される。
【００１６】
ナノ材料において、ナノ材料のサイズは、関心のエネルギー範囲において光の波長よりも小さい。ゆえに、導波路のアナロジーは正確ではない。不活性材料は、導波路の場合におけるのと同様に、非吸収性であるべきである。しかしながら、活性材料の屈折率よりも小さい屈折率を有する不活性材料を選定することによって、光が活性材料の中へ進入することが促進され得ることはない。その代わりに、不活性ホストの理想的な屈折率を計算することと、この理想的な屈折率に近い材料を見出すこととによって、光が活性材料の中へ進入することが促進される。
【００１７】
この反直観的な結果は、マクスウェルの第１方程式、または、マクスウェルの方程式の近似である有効媒質理論のいずれかから導かれ得る。有効媒質理論は、複合物を組成する材料の光学的特性が既知である場合に、複合材料の光学応答を評価する手法である。それは基本的に光学的特性の平均であり、非線形の加重平均ではない。ナノ材料は、通常、２つの材料（１つはしばしば空気）から作製される。マクスウェル−ガーネット有効媒質理論において、ナノ複合物（εｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）の複素誘電関数は、下記の方程式
【００１８】
【数１】
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によって、活性（εａｃｔｉｖｅ）材料および不活性（εｉｎａｃｔｉｖｅ）材料の複素誘電関数に関係付けられる。
【００１９】
この方程式において、ｆは複合物の中の活性材料の体積分率であり、Ｋはスクリーニングパラメータである。Ｋは活性材料の形状に依存し、極小のナノワイヤについてＫ＝１である。
【００２０】
有効媒質理論は、ナノ材料のサイズが光の波長よりも小さい場合、関心のエネルギーにおいて最も低い誘電率を有する材料は、その体積の平均が指し示すよりも優位を占めることを予測する。よって、ナノ材料から作製される太陽電池および検知器について、一般的に、理想的なホスト材料は、関心のエネルギー範囲において光透過性で、電気的絶縁性であり、活性材料よりも大きい屈折率を有する材料である。
【００２１】
活性材料が有意の吸収係数を有する場合、傾向は同じであるが、不活性材料は、活性領域の中へ光が進入するのを有効に促進するために、さらに大きな屈折率を有することが要求される。
【００２２】
空気のホスト内のシリコンナノワイヤの例において、複合物の内部での光の吸収に正比例する屈折率の虚数部は、図３に示される、実際の体積百分率ｆに関係付けられる。有効な活性エリアが実際の活性エリアに等しい場合、図３は、ｆ＝０における０と、ｆ＝１におけるバルク吸収係数との間で直線になろう。現実において、有効な活性エリアは実際の活性エリアを下回り、このようなデバイスを不必要に非効率的にする。
【００２３】
最適化されたホスト材料を選択することによって、有効な活性エリアは、実際の活性エリアを上回って増大され得る。例えば、図４は、活性材料の屈折率が１．９７５＋８ｉであり、ホスト材料の屈折率が２．７７である場合の、複合物についての吸収係数を示している。この例によって分かるように、いくつかの場合において、ホスト材料を意識した設計は、デバイスの有効エリアを大いに増大させ得る。デバイスの実際のエリアに対する、デバイスの有効な活性エリアの増大の量は、体積分率ｆと、活性エリアの複素屈折率と、不活性エリアの複素屈折率とに依存する。
【００２４】
図５は、光吸収に対する、異なる屈折率のホスト材料の効果をさらに図示する。この図において、活性材料は、シリコンナノワイヤのアレイの複素屈折率に近似するように選定された複素屈折率を有する。例えば、ホスト材料がおおよそ１の屈折率を有する空気である場合における者など、一般的に人は、基準線に対して、光吸収を増大させることを欲する。図において、光吸収は、基準線値からかなり増大され得ることが分かる。基準線に対して、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、または少なくとも約５０％の改善が所望される。これらの改善は、例えば、屈折率の虚数部、有効な活性エリア、または光吸収に関係する他の性能指数など、多数の性能指数に関するものであり得る。
【００２５】
下記は、活性領域の性能を増大させるために大きな屈折率のホスト材料を選択することの例示的な応用である。
【００２６】
量子ドット検知器、太陽電池、およびダウンコンバータ。量子ドットのバンドギャップは、量子ドットのサイズを減少させるにつれ増大する。ゆえに、光吸収および放射は調節可能であり、このことは、光放射、検知、またはダウンコンバージョンの用途において、量子ドットをとても貴重にする。量子ドットは、時には電気的伝導性であることが要求される別の材料の内部にある。この材料はしばしば、通常は２よりも僅かに小さい誘電関数を有する有機材料である。量子ドットは、通常は無機材料から作製され、有機ホスト材料よりも遥かに大きい誘電関数を有する。ホスト材料がより大きな屈折率を有する材料（例えばＴｉＯ２）に変更される場合、同量の光を吸収／放射するのに、複合物の中にあることが要求される量子ドットはより少ない。これは、減少されるコスト、プロセスの簡便さ、および検知器の増大した感度を含む、利点を有する。
【００２７】
ナノワイヤの光起電力および検知器。量子ドットと同様に、ナノワイヤのバンドギャップは、ワイヤ直径を減少させるとともに増大する。しかしながら、ナノワイヤは、一の寸法においてナノワイヤが連続的であるという、追加の利点を有する。ゆえに、導電ナノワイヤを要求する適用において利点を有する。ゆえに、いくつかの会社は、ナノワイヤ太陽電池およびナノワイヤ検知器を調査している。（例えば、Ｋｒｚｙｓｚｔｏｆ  Ｊ．Ｋｅｍｐａ、Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｊ．Ｎａｕｇｈｔｏｎ、Ｚｈｉｆｅｎｇ  Ｒｅｎ、およびＪａｋｕｂ  Ａ．Ｒｙｂｃｚｙｎｓｋｉに対する米国特許出願公開第２００７／０１０７１０３号、Ｍ．Ｂｌａｃｋに対する米国特許出願公開第２００７／０２７８４７６号、Ｚｈｉｈｏｎｇ  Ｈｕａｎｇ，Ｊａｍｅｓ  Ｅ．Ｃａｒｅｙ，Ｍｉｎｇｕｅ  Ｌｉｕ，Ｘｉａｎｇｙｉ  ＧｕｏおよびＥｒｉｃ  Ｍａｚｕｒ，“Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ，”Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．８９，０３３５０６ページ（２００６年７月２０日）であり、これらすべてが本明細書において参照により援用される）。
【００２８】
太陽電池の効率を最大化するために、太陽電池は、可能な限り多くの太陽からの光を吸収するべきである。このことは、より厚い太陽電池を必要とする。しかしながら、太陽電池の厚さが増大されるにつれて、コスト、漏れ電流、および抵抗のすべてが望ましくなく増大する。（ナノワイヤを包囲する）ホスト材料が、光透過性で、電気的絶縁性であり、最適化された屈折率を有するような材料であるように選定される場合、複合物の光吸収は増大する。さらに、ホストが少量の光吸収を有する場合においても、ホスト材料ではなくナノワイヤの中へ光が進入することを促進することは、ホストの少ない光吸収がデバイス性能に対して有する悪影響を最小化する。適正なホスト材料を選定することは、太陽電池の性能を増大させ、より薄い電池を有する設計を許容する。シリコンナノワイヤ太陽電池の例において、ナノワイヤを包囲する空気からＴｉＯ２への変更は、有効な活性エリアを増大させる。
【００２９】
デバイスが太陽電池アレイであるとき、ナノワイヤは先細りにされることが所望され得る。ナノワイヤの先細りの論述は、例えば、２００８年１２月２９日出願の米国仮特許出願第６１／１４１，０８２号において見出される。例えば、ほっそりとした先細りにおいて、ナノワイヤの中の自由キャリアはワイヤの端を跳ね返り、ひいては基板の方へ下向きに伝搬する傾向にある。ナノワイヤの中よりも寧ろ基板の中に光起電力電池のｐ−ｎ接合がある場合、基板に向かって増大されたこの拡散は、電池効率を増大させることが期待され得る。望ましい先細り角度は、例えば、約０．５度以下、約１度以下、約２度以下、または約４度以下、あるいは、約０．５度〜約１度、約０．５度〜約２度、または約０．５度〜約４度の範囲にあり得る。
【００３０】
活性ナノ構造のホストの性能を増大させるために不活性ホストを使用することの別の例は、ホスト内部に散乱中心を設置することによる。散乱中心は、サンプルを通して伝達されてきた光を捉え、この光の一部がデバイスの活性領域の中へ進入するように光を散乱させ、ひいてはデバイス性能に寄与し得る。ナノワイヤ太陽電池の非活性部分に追加され得る散乱中心のいくつかの例は、量子ドット、金属ナノ粒子、および高誘電率のナノドットである。
【００３１】
活性ナノ構造のホストの性能を増大させるために不活性ホストを使用することの第３の例は、ナノワイヤのアレイのホスト材料の内部に吸収／発光中心を設置することによる。吸収／発光中心は、光を吸収し、異なる（通常はより低いが、アップコンバータの場合においてはより高い）エネルギーで光を再放射する。放射される光がバンド端エネルギー近傍であるように吸収／発光中心が選定される場合、再放射される光はナノ構造の中へ吸収され得、デバイス効率を改善することに貢献し得る。多くの有機染料が良好の吸収／発光中心を作る。一例において、有機物の吸収／発光中心から放射される光子を発光中心から数センチメートル離れた太陽電池へ伝送するために、導波路が使用される。（Ｃｕｒｒｉｅ  ＭＪ，Ｍａｐｅｌ  ＪＫ，Ｈｅｉｄｅｌ  ＴＤ，Ｇｏｆｆｒｉ  Ｓ，Ｂａｌｄｏ  ＭＡ，Ｈｉｇｈ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ，Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．３２１，ｐｐ．２２６−２２８（２００８年７月１１日））。
【００３２】
図６は、ホスト内に散乱中心または吸収／発光中心があるナノ構造を描写する。中心はドットで描写されている。散乱中心または吸収／発光中心を表象するために、矢印がドットのうちの１つから離れて指すように示されている。
【００３３】
吸収再放出プロセスの別の類型は金属粒子であり、金属粒子は、プラズモン共鳴を通してエネルギーをナノワイヤ太陽電池に移送する。光子は、金属粒子の中に吸収され、プラズモン共鳴を励起し、ナノワイヤ太陽電池が金属粒子から減衰長離れた範囲内にある場合、このエネルギーのうちのいくらかをナノワイヤ太陽電池に移送する。プラズモンにより増強された吸収、および、太陽電池へのエネルギー移送の原理は、多くの組織によって実証されている（例えば、Ｊ．Ｋ．Ｍａｐｅｌ，Ｍ．Ｓｉｎｇｈ，Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ，“Ｐｌａｓｍｏｎｉｃ  Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ，”Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．９０，１２１１０２ページ（２００７）、および、Ｈａｒｒｙ  Ａｔｗａｔｅｒによる米国特許出願公開第２００７／０２８９６２３号であり、これらの両方が本明細書において参照により援用される）。本発明者らの記載された実施形態において、金属膜をナノ材料の内部ではなく太陽電池の近傍に設置する、プラズモン共鳴の他の例に対立するものとして、本発明者らは、金属粒子を材料のナノ構造の内部に設置する。
【００３４】
要約すれば、通常、ナノシステムのホストは、構造上の完全性のみのために、および、ホストが活性ナノ材料の性能を妨害しないように、選定される。本明細書において、本発明者らは、不活性材料が活性材料の性能を増強させ得る手法の例を列挙する。活性材料よりも大きな屈折率を有するホスト材料を選定することによって、または、散乱中心、吸収／発光中心、またはホスト内部のプラズモン共鳴を追加することによって、活性材料の有効な体積分率は、それが活性材料の実際の体積分率よりも大きくなるように増大され得る。
【００３５】
本発明のデバイスは、当該分野において公知の方法によって製造され得る。例えば、Ｓａｍｉ  Ｆｒａｎｓｓｉｌａ，Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，２００４）、および、そこで引用されている参考文献に対して参照がなされる。
【００３６】
本明細書において言及された、特許、特許出願、および刊行物のすべては、その全体が参照により援用される。しかしながら、特別の定義を含む、特許、特許出願、または刊行物が参照により援用されるとき、これらの特別の定義は、これらが見出される、援用される、特許、特許出願、または刊行物に適用し、本出願の文章の残りの部分、特に、本出願の特許請求の範囲には適用しないことを理解されるべきである。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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