(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接遷移型の半導体から構成された第１導電体層と、
前記第１導電体層の多数キャリアとは異なる電荷を多数キャリアとされた第２導電体層と、
非導電性材料から構成され、前記第１導電体層と前記第２導電体層との間に配置されて前記第１導電体層と前記第２導電体層とを分離する分離層と
を備え、
前記分離層を介して前記第１導電体層と前記第２導電体層との間でキャリアがトンネル可能とされ、
前記第１導電体層および前記第２導電体層は、各々異なる方向に延在し、
前記第１導電体層と前記第２導電体層とが交差する箇所で、前記第１導電体層と前記第２導電体層との間に前記分離層が配置されて前記第１導電体層と前記第２導電体層とが分離されていることを特徴とする電磁波発生装置。
【請求項２】
請求項１記載の電磁波発生装置において、
前記第２導電体層に電界を印加して前記第２導電体層を第１導電体層の多数キャリアとは異なる電荷が多数キャリアとされた状態にする電界制御電極を備えることを特徴とする電磁波発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波を発生する電磁波発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁波は、波長・周波数に応じて様々な用途に利用できる。例えば、可視光や赤外、紫外波長領域の電磁波は、センサ、通信、材料改質などに利用されている。また、波長が１０マイクロメートルから１０００マイクロメートル程度の電磁波は、テラヘルツ波と言われ、他にない特徴を持っている。例えば、生体分子が持つ特有の固有振動がテラヘルツ信号領域であることから、対象の固有振動信号をモニタすることで材料の材料分析が可能となる。また、テラヘルツ波は、材料を透過する性質がありＸ線と比べて安全であることから空港などのセキュリティチェックへの利用が期待できる。この他、超高速・高帯域通信にも利用ができる。
【０００３】
これらの電磁波を発生させる装置は様々なものがある。いずれも、かつてはガス、ランプや熱源を使っていたが、近年の半導体技術を利用することで発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）のように、低消費電力であり小型な固体素子が実現されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】T. Otsuji et al. , "Recent advances in the research toward graphene-based terahertz lasers", Proceedings of SPIE, vol.9382, 938219, 2014.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＬＥＤは、発生する電磁波の波長に応じたバンドギャップを有する半導体で構成されることから、所望のバンドギャップを持つ高品質な半導体を形成する技術が重要となる。換言すると、バンドギャップは材料特有の性質であることから、ＬＥＤには任意の材料を用いることができない。
【０００６】
例えば、集積回路を構成するトランジスタの主要材料であるシリコンは、間接遷移型であるため電磁波の発生が困難で実用には向かないとされている。また、近年、直接遷移型の材料として注目されている２次元層状物質（例えば二硫化モリブデンなど）があるが、ＬＥＤを実現するｐｎ接合を形成することが困難とされている。また、接合面が原子１個相当であるため発光面積が狭いという問題がある。
【０００７】
また、テラヘルツを発生させる装置については、ＬＥＤのような固体素子化は困難とされている。現在用いられているテラヘルツ発生装置の１つは、アンテナにフェムト秒の光パルスを照射し、アンテナに流れる光電流変化で放射される信号を用いる。また、アンテナの代わりに非線形光学結晶や半導体などを使うことでも、テラヘルツ波を発生させることができる。しかし、このフェムト秒パルス発生装置は、小型化が困難で高価であるだけでなく、継続的にテラヘルツ波を発生させるためには光パルスを連続的に加える必要性がある。このような不便さから、テラヘルツ波応用の進展が阻害されており、安価で小型なテラヘルツ波発生装置の実現が求められている。
【０００８】
上述した問題の打開策として、原子１層で構成されるグラフェンを利用したテラヘルツ波発生も提案されている（非特許文献１参照）。グラフェンを用いることで、上述のような光パルスを外部より印加する必要がなくなり、ＬＥＤのように半導体ｐｎ接合を構成することでもテラヘルツ波を発生できるようになる。しかし、実際には、グラフェンのｐｎ接合を実現することは困難であり、また接合面積が狭いためテラヘルツ波の強度を上げることが困難であった。
【０００９】
以上のように、電磁波発生装置を固体素子で実現するためには、所望の材料を用いてｐｎ接合を形成する必要があるため、利用できる材料の制限があった。またグラフェンのように薄膜の材料を用いた場合は接合面積が小さいため、電磁波強度を上げることが困難であった。
【００１０】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、小型な固体素子の形態でより強い電磁波強度の電磁波が出力できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る電磁波発生装置は、直接遷移型の半導体から構成された第１導電体層と、第１導電体層の多数キャリアとは異なる電荷を多数キャリアとされた第２導電体層と、非導電性材料から構成され、第１導電体層と第２導電体層との間に配置されて第１導電体層と第２導電体層とを分離する分離層とを備え、分離層を介して第１導電体層と第２導電体層との間でキャリアがトンネル可能とされている。
【００１２】
上記電磁波発生装置において、第２導電体層に電界を印加して第２導電体層を第１導電体層の多数キャリアとは異なる電荷が多数キャリアとされた状態にする電界制御電極を備えるようにしてもよい。
【００１３】
上記電磁波発生装置において、第１導電体層および第２導電体層は、各々異なる方向に延在し、第１導電体層と第２導電体層とが交差する箇所で、第１導電体層と第２導電体層との間に分離層が配置されて第１導電体層と第２導電体層とが分離されている。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したことにより、本発明によれば、小型な固体素子の形態でより強い電磁波強度の電磁波が出力できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態１における電磁波発生装置の構成を示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施の形態１における他の電磁波発生装置の構成を示す断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の実施の形態１における他の電磁波発生装置の構成を示す断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明の実施の形態１における他の電磁波発生装置の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、第１導電体層１０１，分離層１０３，第２導電体層１０２の積層方向におけるエネルギー・バンド構造を示すバンド図である。
【図３】図３は、第１導電体層１０１，分離層１０３，第２導電体層１０２の積層方向におけるエネルギー・バンド構造を示すバンド図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２における電磁波発生装置の構成を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２における電磁波発生装置の構成を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１における他の電磁波発生装置の構成を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２における他の電磁波発生装置の構成を示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の実施の形態３における電磁波発生装置の構成を示す平面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の実施の形態３における電磁波発生装置の構成を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３における他の電磁波発生装置の構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３における他の電磁波発生装置の構成を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態３における他の電磁波発生装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１７】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について図１Ａを用いて説明する。図１Ａは、本発明の実施の形態１における電磁波発生装置の構成を示す断面図である。この電磁波発生装置は、第１導電体層１０１と、第２導電体層１０２と、第１導電体層１０１と第２導電体層１０２との間に配置された分離層１０３とを備える。第１導電体層１０１と第２導電体層１０２とは、接することなく形成されている必要がある。実施の形態１では、分離層１０３の一方の面に第１導電体層１０１が接して形成され、分離層１０３の他方の面に第２導電体層１０２が接して形成されている。
【００１８】
第１導電体層１０１は、直接遷移型の半導体から構成され、バンドギャップエネルギーに応じた電磁波が放出可能とされている。第２導電体層１０２は、第１導電体層１０１の多数キャリアとは異なる電荷を多数キャリアとされている。第２導電体層１０２は、第１導電体層１０１の多数キャリアとは異なる電荷を多数キャリアとする半導体から構成することができる。この場合、第２導電体層１０２を構成する半導体は、間接型であってもよい。また、第２導電体層１０２は、金属から構成することもできる。
【００１９】
分離層１０３は、非導電性材料から構成され、第１導電体層１０１と第２導電体層１０２とを分離する。また、分離層１０３を介して第１導電体層１０１と第２導電体層１０２との間でキャリアがトンネル可能とされている。分離層１０３は、第１導電体層１０１および第２導電体層１０２よりも小さい電子親和力の材料から構成すればよい。例えば、分離層１０３は、酸化シリコン、ＳｉＮなどの絶縁材料から構成すればよい。また、分離層１０３は、窒化ホウ素、炭化シリコンなどのワイド・バンドギャップを有する材料から構成してもよい。
【００２０】
実施の形態１における電磁波発生装置は、例えば、図１Ｂに示すように、第１導電体層１０１および第２導電体層１０２に、第１電極１１１および第２電極１１２を設けて電圧を印加可能として用いればよい。図１Ｂに示す例では、第１導電体層１０１の一方の面に分離層１０３が接して設けられ、第１導電体層１０１の他方の面に第１電極１１１が接して設けられている。また、第２導電体層１０２の一方の面に分離層１０３が接して設けられ、第２導電体層１０２の他方の面に第２電極１１２が接して設けられている。
【００２１】
また、図１Ｃに例示するように、第１導電体層１０１および第２導電体層１０２に、第１電極１１１および第２電極１１２を設けてもよい。図１Ｃに示す例では、分離層１０３の一方の面に、第１電極１１１および第１導電体層１０１が各々接して設けられ、かつ、第１電極１１１に第１導電体層１０１が接して設けられている。
【００２２】
また、第１導電体層１０１、第２導電体層１０２、および分離層１０３は、図１Ｄの断面図に示すように、柱状とした第２導電体層１０２の周囲に接して筒状とした分離層１０３を形成し、更に分離層１０３の外側に接して筒状とした第１導電体層１０１を形成してもよい。図１Ｄに示す例では、断面を円形としているが、これに限るものではなく、楕円形や他の形状としてもよい。
【００２３】
次に、実施の形態における電磁波発生装置の動作原理について図２を用いて説明する。図２は、第１導電体層１０１，分離層１０３，第２導電体層１０２の積層方向におけるエネルギー・バンド構造を示すバンド図である。ここでは、１例として、第１導電体層１０１がｎ型の半導体から構成され、第２導電体層１０２がｐ型の半導体から構成され、分離層１０３が絶縁体から構成されたものとする。
【００２４】
第１導電体層１０１の伝導帯には電子１５１、第２導電体層１０２の価電子帯には正孔１５２が多数キャリアとして存在する。第１導電体層１０１と第２導電体層１０２との間に絶縁体である分離層１０３があるため、通常、第１導電体層１０１と第２導電体層１０２との間をキャリアは流れない。
【００２５】
しかし、第１導電体層１０１と第２導電体層１０２との間に電圧を印加し、図２のように第１導電体層１０１における電子１５１のエネルギーが、第２導電体層１０２の伝導帯より高くなると、トンネル現象によって第１導電体層１０１の電子１５１は、第２導電体層１０２に流れることができる。このようにして第２導電体層１０２に流れ込んだ電子１５１は、第２導電体層１０２の多数キャリアである正孔１５２と再結合をする。
【００２６】
同様に、第２導電体層１０２の価電子帯における正孔１５２のエネルギーが、第１導電体層１０１の価電子帯よりも高くなると、正孔１５２はトンネル現象により、第２導電体層１０２の価電子帯から第１導電体層１０１の価電子帯に流れることができる。このようにして第１導電体層１０１に流れ込んだ正孔１５２は、第１導電体層１０１の多数キャリアである電子１５１と再結合する。
【００２７】
上述したことにより、第１導電体層１０１において正孔１５２と電子１５１とが再結合したとき、第１導電体層１０１が直接遷移型であれば、第１導電体層１０１のバンドギャップに相当するエネルギーを持つ電磁波が発生する。
【００２８】
以上に説明したように、実施の形態における電磁波発生装置によれば、第２導電体層１０２が、例えば間接遷移型の半導体であっても、第１導電体層１０１で電磁波を発生することが可能になる。例えば、第２導電体層１０２をシリコンから構成しても、電磁波発生装置に電磁波発生の機能を持たせることができる。また、第１導電体層１０１を、金属や半金属材料から構成することも可能である。
【００２９】
次に、グラフェンから第１導電体層１０１を構成した場合について、図３を用いて説明する。図３は、グラフェンから構成した第１導電体層１０１、絶縁体から構成した分離層１０３，ｐ型の半導体から構成した第２導電体層１０２の積層方向におけるエネルギー・バンド構造を示すバンド図である。
【００３０】
グラフェンの特徴として、伝導帯と価電子帯が線形で一点で交わるバンド構造を持っており、この交わる点をディラック点と呼ぶ。図２を用いた説明と同様に、第１導電体層１０１と第２導電体層１０２との間に電圧を印加することで、正孔１５２を第２導電体層１０２からグラフェンによる第１導電体層１０１に注入することができる。注入された正孔１５２は、光学フォノンを介してエネルギーを失う。この時、光学フォノンのエネルギーｄＥは、分離層１０３を構成する絶縁体材料などにより変わってくるが、数百ｍｅＶと予想される。この値は、ラマン分光で評価することができる。
【００３１】
注入された正孔１５２がエネルギーを失いｄＥより小さくなると、光学フォノンによるエネルギー緩和は起きなくなるため、正孔１５２は、第１導電体層１０１において電子１５１と再結合する。この再結合エネルギーに応じた電磁波を発生する。再結合エネルギーＥｅは、Ｅｄｉｆｆを正孔１５２のエネルギーとグラフェンのディラック点のエネルギーの差、ＭＯＤ（Ａ，Ｂ）をＡをＢで割った時の余り、ｈをプランク定数、ｃを光の速度、λを電磁波の波長として、「Ｅｅ＝２ｘＭＯＤ（Ｅｄｉｆｆ，ｄＥ）＝ｈｃ／λ」により表される。
【００３２】
従って、グラフェンによる第１導電体層１０１と第２導電体層１０２との間に印加する電圧を制御し、Ｅｄｉｆｆを制御することで、発生する電磁波の波長を制御できることになり、テラヘルツ波を発生することも可能となる。また、第２導電体層１０２からグラフェンによる第１導電体層１０１への正孔１５２の注入レートが、バンド内緩和や再結合のレートより大きくなると、レーザとしての動作も可能となる。なお、上述では、正孔を例に説明したが、第２導電体層１０２からグラフェンによる第１導電体層１０１に、電子を注入する構成としてもよい。
【００３３】
以上に説明したように、実施の形態１によれば、固体素子の形態でより強い電磁波強度の電磁波が出力できる。また、上述したグラフェンより第１導電体層１０１を構成し、シリコンより第２導電体層１０２を構成し、酸化シリコンより分離層１０３を構成する場合、第１導電体層１０１は、単層のグラフェンの厚さとなり、第２導電体層は厚さ０．５μｍ程度でよく、また、分離層１０３は、以下に説明するように、１０ｎｍ程度であればよい。また、所望とする強度を得るためには、平面視の面積が１０ｍｍ程度であればよい。このように、実施の形態１によれば、非常に小型化が可能である。
【００３４】
ところで、上述したように、電磁波発生装置より電磁波を放出させるためには、第１導電体層１０１と第２導電体層１０２の間を電荷がトンネルすることが重要である。所望の強度の電磁波を放出するためには、この強度を発生させるに足りるトンネル電流が必要となる。このトンネル電流は、分離層１０３の厚さに依存する。トンネル電流は、分離層１０３が厚くなるほど指数関数的に減少する。従って、分離層１０３は、可能な範囲で薄い方がよいことになる。一方で、分離層１０３における絶縁耐圧は、分離層１０３の厚さに反比例する。従って、分離層１０３は、絶縁耐圧に耐えうる厚さにすることが重要となる。
【００３５】
以上のことを勘案すると、例えば、酸化シリコンから分離層１０３を構成する場合、分離層１０３の厚さは、数ｎｍから１０ｎｍ程度が望ましい。
【００３６】
また第１導電体層１０１、第２導電体層１０２、分離層１０３の、平面視で重なる領域の面積が大きいほど、放出できる電磁波の強度を増やすことができる。一般的に、広い面積で結晶性を保つ導電体（半導体）を実現することは困難である。しかしながら、本発明における電磁波発生装置は、電荷の流れが、各層の厚さ方向となるため、広範囲にわたる高い結晶性は必須ではない。
【００３７】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態２における電磁波発生装置の構成を示す断面図である。この電磁波発生装置は、第１導電体層１０１と、第２導電体層１０２と、第１導電体層１０１と第２導電体層１０２との間に配置された分離層１０３とを備える。これらの構成は、前述した実施の形態１と同様である。
【００３８】
実施の形態２では、絶縁層１０４および電界制御電極１０５を備える。電界制御電極１０５は、第２導電体層１０２に電界を印加し、第２導電体層１０２を第１導電体層１０１の多数キャリアとは異なる電荷が多数キャリアとされた状態にする。電界制御電極１０５は、分離層１０３とは反対側の第２導電体層１０２の面に、絶縁層１０４を介して形成されている。
【００３９】
この電磁波発生装置では、第２導電体層１０２を半導体から構成することで、電界制御電極１０５による電界の印加により、第２導電体層１０２の多数キャリアを正孔あるいは電子に選択する。実施の形態２では、電界制御電極１０５による電界印加で、第２導電体層１０２の多数キャリアを、第１導電体層１０１の多数キャリアとは異なる電荷にする。
【００４０】
実施の形態２における電磁波発生装置も、前述した実施の形態１と同様であり、上述したように電界制御電極１０５の電界印加により選択した第２導電体層１０２の多数キャリアを、分離層１０３を介して第１導電体層１０１に注入することで電磁波を発生させる。
【００４１】
実施の形態２では、電界制御電極１０５を用いることで、第１導電体層１０１の多数キャリアに応じて第２導電体層１０２の多数キャリアを変更することができるため、利用できる第１導電体層１０１の選択幅が広がる。
【００４２】
ところで、実施の形態２において、第２導電体層１０２は、電界制御電極１０５で発生させる多数キャリアが分離層１０３との界面にも存在できる厚さが望ましく、３０ｎｍ以下が望ましい。絶縁層１０４の厚さは薄くすることにより、第２導電体層１０２のキャリアを選択するために必要な電界制御電極１０５に印加する電圧を小さくすることができる。例えば、絶縁層１０４の厚さを５０ｎｍ程度にすれば、電界制御電極１０５に印加する電圧は±数Ｖで良い。他の構成は、前述した実施の形態１と同様である。
【００４３】
ところで、実施の形態２における電磁波発生装置では、例えば図５に示すように、第２電極１１２を第２導電体層１０２に接続させればよい。第２導電体層１０２の分離層１０３を形成している面に、分離層１０３のない開口領域を形成し、ここに、他とは分離した状態で、第２導電体層１０２に電気的に接続する第２電極１１２を形成し、ここに電圧源などを接続すればよい。
【００４４】
ところで、電磁波発生装置の製造においては、各層を所定の基板上に形成することになる。例えば、図６に示すように、所定の成膜技術により、基板１２１の上に、第１導電体層１０１を構成する材料を堆積し、この上に分離層１０３を構成する材料を堆積し、この上に第２導電体層１０２を構成する材料を堆積することで、第１導電体層１０１，分離層１０３，第２導電体層１０２による積層構造を形成すればよい。
【００４５】
また、上述したように各層を堆積した基板１２１を素子の支持体として用いる場合、基板１２１が、第１導電体層１０１より発生した電磁波が透過できる材料から構成されていればよい。例えば、電磁波が可視光であれば、酸化シリコンから基板１２１を構成すればよい。また、電磁波がテラヘルツ波であれば、炭化シリコンから基板１２１を構成すればよい。
【００４６】
第１導電体層１０１としてグラフェンや２次元層状物質、他の薄膜材料を用いる場合、第１導電体層１０１を特定の材料からなる基板１２１の上に形成することで、広範囲にわたって第１導電体層１０１の高品質化が可能となる。例えば、炭化シリコンを高温に加熱することでこの表面にグラフェンが形成できるので、基板１２１を炭化シリコンから構成すれば、加熱処理により、グラフェンからなる第１導電体層１０１が基板１２１の上に形成できる。炭化シリコンはテラヘルツ波に対して透明であるため、前述したようにグラフェンからなる第１導電体層１０１を用いて発生させたテラヘルツ波は、基板１２１の側より外部に取り出すことができる。また、基板１２１を導電性材料から構成すれば、第１導電体層１０１と、基板１２１を第１導電体層１０１に接続する第１電極とすることができる。
【００４７】
また、実施の形態２で説明した電界制御電極１０５を用いる場合、図７に示すように、基板１２１の上に、第１導電体層１０１を構成する材料を堆積し、この上に分離層１０３を構成する材料を堆積し、この上に第２導電体層１０２を構成する材料を堆積し、この上に絶縁層１０４を構成する材料を堆積し、この上に電界制御電極１０５を構成する材料を堆積することで、実施の形態２における電磁波発生装置となる積層構造を形成すればよい。
【００４８】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について図８Ａ、図８Ｂを用いて説明する。図８Ａは、本発明の実施の形態３における電磁波発生装置の構成を示す平面図である。また、図８Ｂは、本発明の実施の形態３における電磁波発生装置の構成を示す断面図である。図８Ｂは、図８Ａのｂｂ’線の断面を示している。
【００４９】
この電磁波発生装置は、各々異なる方向に延在する複数の第１導電体層２０１および複数の第２導電体層２０２を備える。また、複数の第１導電体層２０１および複数の第２導電体層２０２の間には、分離層２０３が形成されている。なお、図８Ａでは分離層２０３を省略している。
【００５０】
ここで、複数の第１導電体層２０１は、分離層２０３の一方の面による同一平面上に配列されている。また、複数の第２導電体層２０２は、分離層２０３の他方の面による同一平面上に配列されている。例えば、絶縁層２０４の上に、複数の第２導電体層２０２を形成し、絶縁層２０４の第２導電体層２０２の形成面（主表面）上に、第２導電体層２０２を埋めるように分離層２０３を形成し、この上に複数の第１導電体層２０１を形成すればよい。
【００５１】
このように空間的に異なる層に分離されて配置された第１導電体層２０１と第２導電体層２０２とが交差する箇所では、第１導電体層２０１と第２導電体層２０２との間に分離層２０３が配置されている。この交差する領域では、分離層２０３の一方の面に第１導電体層２０１が接して形成され、分離層２０３の他方の面に第２導電体層２０２が接して形成された構成となり、実施の形態１における素子構造が構成されている。
【００５２】
なお、第１導電体層２０１は、直接遷移型の半導体から構成され、バンドギャップエネルギーに応じた電磁波が放出可能とされている。また、第２導電体層２０２は、第１導電体層２０１の多数キャリアとは異なる電荷を多数キャリアとされている。これらは、前述した実施の形態１，２と同様である。
【００５３】
実施の形態３によれば、各々異なる方向に延在する複数の第１導電体層２０１および複数の第２導電体層２０２の交差する領域毎に、実施の形態１と同様の素子構造が形成されるので、電磁波発生装置の集積化が可能となる。
【００５４】
また、図９に示すように絶縁層２０４の裏面側に電界制御電極層２０５を形成することで、各々異なる方向に延在する複数の第１導電体層２０１および複数の第２導電体層２０２の交差する領域毎に、実施の形態２と同様の素子構造が得られる。
【００５５】
また、第１導電体層２０１をグラフェンから構成する場合などは、図１０に示すように、炭化シリコンからなる基板２２１の上に、グラフェンからなる複数の第１導電体層２０１を形成し、この上に分離層２０３を形成し、この上に複数の第２導電体層２０２を形成し、この上に絶縁層２０４を形成すればよい。複数の第１導電体層２０１の形成では、形成したグラフェンを、公知のリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングすることで、複数の第１導電体層２０１とすればよい。
【００５６】
また、第２導電体層２０２の形成においては、分離層２０３の第２導電体層２０２形成面において、第２導電体層２０２を形成する箇所に溝を形成し、この溝に第２導電体層２０２を構成する材料を充填するようにすればよい。
【００５７】
また、上述したように第２導電体層２０２を形成した後、絶縁層２０４を形成し、この後、図１１に示すように電界制御電極層２０５を形成すれば、グラフェンなどから構成した複数のおよび複数の第２導電体層２０２の交差する領域毎に、実施の形態２と同様の素子構造が得られる。
【００５８】
以上に説明したように、本発明によれば、電磁波の放出源となる直接遷移型の半導体から構成された第１導電体層に対し、第１導電体層の多数キャリアとは異なる電荷を多数キャリアとされた第２導電体層よりキャリアを注入するようにした。この結果、本発明によれば、電磁波を発生させるための材料選択の幅が広がるとともに、素子構造の簡素化、小型化、高性能化、集積化が可能となる。また、電磁波を発生させる面積を広くすることができるので、電磁波発生強度を容易に上げることができる。
【００５９】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００６０】
１０１…第１導電体層、１０２…第２導電体層、１０３…分離層。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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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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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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