(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  プレーン（２２）上において配列された、光及び近赤外領域において電磁共振の特性を示す、複数の半導電性又は誘電性ナノ／マイクロ粒子（１）を有する光学フィルタ（１４）であって、
−  前記ナノ／マイクロ粒子（１）によって形成された表面及び前記プレーン（２２）上において配設された電気的に調節可能な屈折率を有する層（５）と、
−  前記電気的に調節可能な屈折率を有する層（５）上において配設された第１電気絶縁層（８）と、
−  前記第１電気絶縁層上において配設された電極（７）と、
を更に有することを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
その面が前記プレーン（２２）と一致する第２電気絶縁層（３）を有し、前記第２電気絶縁層は、前記ナノ／マイクロ粒子（１）及び前記電気的に調節可能な屈折率を有する層（５）との接触状態にある請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
少なくとも１つの前記ナノ／マイクロ粒子（１）は、その電気特性が、異なり、且つ、アンアイソタイプホモ接合、アイソタイプヘテロ接合、及びアンアイソタイプヘテロ接合のうちから選択される少なくとも１つの接合を形成するのに適する、半導電性コア（１９）及び半導電性シェル（２０）を有する請求項１乃至２のいずれか１項に記載のフィルタ。
【請求項４】
電気絶縁材料の少なくとも１つのシェル（１８）を有し、少なくとも１つの前記ナノ／マイクロ粒子（１）は、少なくとも部分的に、前記電気絶縁材料のシェル（１８）によって取り囲まれている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフィルタ。
【請求項５】
前記電気的に調節可能な屈折率を有する層（５）の少なくとも１つの材料は、有機材料である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
【請求項６】
前記電気的に調節可能な屈折率を有する層（５）の前記材料は、少なくとも、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、インジウムすず酸化物、亜鉛アルミニウム酸化物、ポリ（４，４−ジオクチルシクロペンタジチオフェン）、ポリ（メチルメタクリレート）、及び炭素ナノチューブのネットワークのうちから選択される請求項１に記載の光学フィルタ。
【請求項７】
その前記ナノ／マイクロ粒子（１）のサイズ及び材料が、３００ｎｍ〜２．５μｍの励起波長における前記ナノ／マイクロ粒子（１）の共振を許容するのに適している請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
【請求項８】
前記電気的に調節可能な屈折率を有する層（５）の分極に適する、一方において、接地に、且つ、他方においては、前記電極（７）に接続された、第１電気回路（１３）を有する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
【請求項９】
前記第２電気絶縁層（３）の材料の屈折率は、厳格に、前記ナノ／マイクロ粒子（１）の材料の屈折率未満であり、且つ、前記ナノ／マイクロ粒子（１）は、実質的に半球状であり、前記ナノ／マイクロ粒子（１）によって形成された前記半球の平らな部分は、前記プレーン（２２）と一致している請求項２乃至８のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学フィルタのマトリックス（１０）。
【請求項１１】
少なくとも２つの前記第１回路（１３）は、前記接地とそれぞれの前記電極（７）との間において同一の電位を印加するべく接続されている請求項８に記載の光学フィルタのマトリックス。
【請求項１２】
少なくとも１つの前記第１電気回路（１３）は、少なくとも１つの前記電極（７）上において、前記その他の第１電気回路（１３）とは独立した電位を印加するのに適している請求項１０乃至１１のいずれか１項に記載の光学フィルタのマトリックス。
【請求項１３】
ｐ−ｎ接合（２１）を有する光検出器であって、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のフィルタを有し、その前記フィルタが、前記ｐ−ｎ接合のｎドープ層及びｐドープ層のうちから選択される１つの層上において配設されている光検出器。
【請求項１４】
その前記電気的に調節可能な屈折率を有する層（５）の前記材料が導電性を有する請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光学フィルタを有する光検出器（１５）。
【請求項１５】
その端子のうちの２つが前記電気的に調節可能な屈折率を有する層（５）に接続されている第２電気回路（９）を有し、前記第２電気回路（９）は、前記端子における電流の変動を検出するのに適している請求項１４に記載の光検出器。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の前記光検出器（１５）のマトリックス。
【請求項１７】
少なくとも２つの前記第１回路（１３）は、前記接地とそれぞれの前記電極（７）との間において同一の電位を印加するように接続されている請求項１６に記載の光検出器（１５）のマトリックス。
【請求項１８】
少なくとも１つの前記第１電気回路（１３）は、少なくとも１つの前記電極（７）上において、前記その他の第１電気回路（１３）とは独立した電位を印加するのに適している請求項１６及び１７のいずれか１項に記載の光検出器（１５）のマトリックス。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の装置の製造用の方法であって、少なくとも以下のステップ：
ａ）前記第２電気絶縁層（３）上において予め堆積された少なくとも１つの半導電性材料層のディウェッティングと、
ｂ）前記半導電性且つ絶縁性材料上における前記電気的に調節可能な屈折率を有する層（５）の堆積と
を有する方法。
【請求項２０】
少なくとも１つの前記半導電性材料の前記層上におけるエッチングパターン（１１）を有する初期ステップを有し、前記パターン（１１）は、ステップａ）における前記ナノ／マイクロ粒子（１）の形成を空間的に制御している請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも１つの前記半導電性材料層は、合焦イオンプローブによってエッチングされている請求項１９及び２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
請求項１乃至９及び請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の前記装置を空間的に定義するように、少なくとも前記電気的に調節可能な屈折率を有する層（５）のエッチングを有するステップを有する請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記電極（７）の端子上の電位を駆動することによる前記ナノ／マイクロ粒子（１）の共振波長の調節を有する少なくとも１つのステップを有する請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の装置による光学フィルタリングの方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトニック及び光電子コンポーネントに関し、且つ、更に詳しくは、ナノ／マイクロ粒子に基づいた光学フィルタ及び検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー撮像システムは、センサのマトリックス上において配設されたフィルタを必要としている。これらのフィルタは、通常、１つ又は複数の定義された波長を透過する吸収性フィルタである。これらは、一般に、色素を使用することによって製造されており、入射光の吸収は、色素が構成されている分子によって実行される。この光のフィルタリング手順は、いくつかの欠点を有しており、即ち、フィルタリング能力に経年変化が生じると共に、使用される材料が、ＣＭＯＳ光センサを製造する方法と適合していない。
【０００３】
Ａｂｂａｒｃｈｉ  ｅｔ  ａｌ．（Ａｂｂａｒｃｈｉ，Ｍ．，Ｎａｆｆｏｕｔｉ，Ｍ．，Ｖｉａｌ，Ｂ．，Ｂｅｎｋｏｕｉｄｅｒ，Ａ．，Ｌｅｒｍｕｓｉａｕｘ，Ｌ．，Ｆａｖｒｅ，Ｌ．，  ．．．＆Ｂｏｎｏｄ，Ｎ．，２０１４，Ｗａｆｅｒ  Ｓｃａｌｅ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｂａｓｅｄ  Ｍｉｅ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ  ｖｉａ  Ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ．ＡＣＳ  ｎａｎｏ，８（１１），１１１８１−１１１９０）は、ナノ／マイクロ粒子の材料内における電磁共振により、コンポーネントの表面上に入射する光の効果的な散乱を可能にする、半導電性ナノ／マイクロ粒子の共振に基づいたフィルタを製造する手順について開示している。その共振周波数は、サイズと、使用される材料と、に依存している。これらの共振器を製造するべく、Ａｂｂａｒｃｈｉ他は、ゲルマニウム層をその上部において堆積させることができるシリコンオンインシュレータ基材を使用している。制御された圧力及び温度条件が、ＳｉＯ２の層上の１つ又は複数の半導電性層のディウェッティングを誘発する。半導電体（シリコン及び／又はゲルマニウム）の「液滴」が、絶縁体の表面上においてナノ／マイクロ粒子を形成する。この手順は、ＣＭＯＳ製造基準と適合しているという利益を有しており、その理由は、この手順が、特に、表面プラズモンを実装する微細構造を使用した手順とは対照的に、なんらの金属をも使用していないからである。その一方で、開示された手順は、製造されたナノ／マイクロ粒子の共振周波数の帰納的な制御を可能にしてはおらず、その理由は、これらの粒子のサイズ及び材料が、製造の際に固定されているからである。
【０００４】
又、本発明は、光検出器にも関する。撮像システムは、一般に、例えば、ＣＭＯＳ又はｐ−ｎ接続タイプなどの、光検出器のマトリックスを有しており、そのそれぞれの光検出器のスペクトル帯域は、固定されている。カラー撮像は、いくつかのスペクトル帯域の独立的な検出を必要としており、その結果、１つの且つ同一のマトリックスの光検出器は、異なるスペクトル帯域のフィルタを有していなければならない。この方式によって製造された光検出器は、帰納的なチューニングが不可能であり、且つ、その製造は、ＣＭＯＳ製造基準と適合していない更なる技術的ステップを必要としている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ａｂｂａｒｃｈｉ  ｅｔ  ａｌ．（Ａｂｂａｒｃｈｉ，Ｍ．，Ｎａｆｆｏｕｔｉ，Ｍ．，Ｖｉａｌ，Ｂ．，Ｂｅｎｋｏｕｉｄｅｒ，Ａ．，  Ｌｅｒｍｕｓｉａｕｘ，Ｌ．，Ｆａｖｒｅ，Ｌ．，  ．．．＆Ｂｏｎｏｄ，Ｎ．，２０１４，Ｗａｆｅｒ  Ｓｃａｌｅ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｂａｓｅｄ  Ｍｉｅ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ  ｖｉａ  Ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ．ＡＣＳ  ｎａｎｏ，８（１１），１１１８１−１１１９０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来技術の上述の欠点のうちの少なくとも１つを完全に又は部分的に克服することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的の実現を可能にする本発明の一主題は、
−  プレーン上において配列された、光及び近赤外領域において電磁共振の特性を示す、複数の半導電性ナノ／マイクロ粒子を有する光学フィルタであり、
この光学フィルタは、
−  前記ナノ／マイクロ粒子によって形成された表面及び前記プレーン上において配設された電気的に調節可能な光学指数を有する層と、
−  前記電気的に調節可能な光学指数を有する層上において配設された第１電気絶縁層と、
−  前記第１電気絶縁層上において配設された電極と、
を更に有することを特徴としている。
【０００８】
有利には、フィルタは、その面が前記プレーンと一致している第２電気絶縁層を有しており、前記第２電気絶縁層は、前記ナノ／マイクロ粒子及び電気的に調節可能な光学指数を有する層との接触状態にある。
【０００９】
有利には、前記フィルタの少なくとも１つの前記ナノ／マイクロ粒子は、その電気的特性が、異なり、且つ、アンアイソタイプホモ接合、アイソタイプヘテロ接合、及びアンアイソタイプヘテロ接合のうちから選択される少なくとも１つの接合を形成するのに適する半導電性コア及び半導電性シェルを有する。
【００１０】
有利には、フィルタは、電気絶縁材料の少なくとも１つのシェルを有しており、この場合に、少なくとも１つの前記ナノ／マイクロ粒子は、前記電気絶縁材料のシェルにより、少なくとも部分的に、取り囲まれている。
【００１１】
有利には、前記フィルタの前記電気的に調節可能な光学指数を有する層の少なくとも１つの材料は、有機材料である。
【００１２】
有利には、前記フィルタの前記電気的に調節可能な光学指数を有する層の材料は、少なくとも、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、インジウムすず酸化物、亜鉛アルミニウム酸化物、ポリ（４，４−ジオクチルシクロペンタジチオフェン）、ポリ（メチルメタクリレート）、及び炭素ナノチューブのネットワークのうちから選択される。
【００１３】
有利には、前記フィルタの前記ナノ／マイクロ粒子のサイズ及び材料は、３００ｎｍ〜２．５μｍの励起波長における前記ナノ／マイクロ粒子の共振を許容するのに適している。
【００１４】
有利には、フィルタは、前記電気的に調節可能な光学指数を有する層の分極に適する、一方において、接地に、且つ、他方においては、前記電極に、接続された第１電気回路を有する。
【００１５】
有利には、前記第２電気絶縁層の材料の光学指数は、厳格に、前記ナノ／マイクロ粒子の材料の光学指数未満であり、且つ、前記ナノ／マイクロ粒子は、実質的に半球状であり、前記ナノ／マイクロ粒子によって形成された半球の平らな部分は、前記プレーンと一致している。
【００１６】
本発明の別の主題は、前記フィルタのマトリックスである。
【００１７】
有利には、フィルタのマトリックスの少なくとも２つの前記第１回路は、前記接地とそれぞれの前記電極との間において同一の電位を印加するように接続されている。
【００１８】
有利には、前記光学フィルタのマトリックスの少なくとも１つの前記第１電気回路は、少なくとも１つの前記電極上において、前記その他の第１電気回路とは独立した電位を印加するのに適している。
【００１９】
本発明の別の主題は、ｐ−ｎ接合を有する光検出器であり、光検出器は、前記ｐ−ｎ接合のｎドープ層及びｐドープ層のうちから選択される層上において配設されたフィルタを有する。
【００２０】
有利には、光検出器は、前記光学フィルタを有し、その前記電気的に調節可能な光学指数を有する層の材料は、導電性を有する。
【００２１】
有利には、光検出器は、その端子のうちの２つが、前記電気的に調節可能な指数を有する層に接続されている、第２電気回路を有しており、前記第２電気回路は、前記端子における電流の変動を検出するのに適している。
【００２２】
本発明の別の主題は、前記光検出器のマトリックスである。
【００２３】
有利には、前記光検出器のマトリックスの少なくとも２つの前記第１回路は、前記接地とそれぞれの前記電極との間において同一の電位を印加するように接続されている。
【００２４】
有利には、前記光検出器のマトリックスの少なくとも１つの前記第１電気回路は、少なくとも１つの前記電極上において、前記その他の第１電気回路とは独立した電位を印加するのに適している。
【００２５】
本発明の別の主題は、少なくとも以下のステップ：
ａ）前記第２電気絶縁層上において予め堆積された少なくとも１つの半導電性材料層のディウェッティングと、
ｂ）前記半導電性を有する且つ絶縁性を有する材料上における前記電気的に調節可能な光学指数を有する層の堆積と
を有する、光学フィルタの、光検出器の、光学フィルタのマトリックスの、且つ／又は、光検出器のマトリックスの、製造用の方法である。
【００２６】
有利には、方法は、前記少なくとも１つの前記半導電性材料の層上におけるエッチングパターンを有する初期ステップを有し、前記パターンは、ステップａ）における前記ナノ／マイクロ粒子の形成を空間的に制御している。
【００２７】
有利には、方法において、少なくとも１つの前記半導電性材料層は、合焦イオンプローブによってエッチングされる。
【００２８】
有利には、方法は、前記１つ又は複数の光学フィルタ、１つ又は複数の光検出器、光検出器の１つ又は複数のマトリック、及び／又は、光検出器の１つ又は複数のマトリックスを空間的に定義するように、少なくとも１つの前記電気的に調節可能な指数を有する層のエッチングを有するステップを有する。
【００２９】
本発明の別の主題は、光学フィルタ、光検出器、光学フィルタのマトリックス、及び／又は、光検出器のマトリックスによる光学フィルタリングの方法であり、前記方法は、前記電極の端子上の電位を駆動することによる前記ナノ／マイクロ粒子の共振波長の調節を有する少なくとも１つのステップを有する。
【００３０】
以下の説明は、本発明の装置のいくつかの例示用の実施形態を示しており、これらの例は、本発明の範囲を限定するものではない。これらの例示用の実施形態は、１つの且つ同一の時点において、本発明の不可欠の特性のみならず、検討対象の実施形態に関係付けられた更なる特性をも示している。わかりやすさを目的として、同一の要素には、様々な図において、同一のラベルを付与することとする。
【００３１】
「ナノ粒子」は、少なくとも、その寸法の最小値が、ナノメートルレベルである、即ち、０．１ｎｍ〜１００ｎｍの、粒子を意味している。
【００３２】
「マイクロ粒子」は、少なくとも、その寸法の最小値が、マイクロメートルレベルである、即ち、０．１μｍ〜１００μｍの、粒子を意味している。
【００３３】
「ピクセル」は、前記要素のマトリックスのフィルタ及び光検出器のうちから選択される少なくとも１つの要素を意味している。
【００３４】
添付図面を参照して例として付与される以下の説明を目的とした説明を参照することにより、本発明について更に十分に理解されると共に、そのその他の利点、詳細、及び特性について明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ナノ／マイクロ粒子の形成後の、上方から観察された、シリコンオンインシュレータウエハの走査型電子顕微鏡によって取得された写真である。
【図２】ナノ／マイクロ粒子の、上方から観察された、高分解能走査型電子顕微鏡によって取得された写真である。
【図３】ナノ／マイクロ粒子の断面の透過型電子顕微鏡によって取得された写真である。
【図４】ナノ／マイクロ粒子の断面の透過型電子顕微鏡によって取得された写真である。
【図５】絶縁体層上のナノ／マイクロ粒子の様々なエッチングパターンと空間分布との間の対応性を示す。
【図６】ナノ／マイクロ粒子のネットワークの光学顕微鏡画像と、これらのネットワークの詳細を示す３つのＡＦＭ顕微鏡画像と、から構成されたモンタージュである。
【図７】ナノ／マイクロ粒子の電磁共振を示す。
【図８】本発明の一実施形態による光学フィルタと、本発明の一実施形態による光学フィルタのマトリックスと、を概略的に示す。
【図９】電気的に調節可能な光学指数を有する層上において電位を印加することによるナノ／マイクロ粒子の共振周波数の調節を示す。
【図１０】本発明の実施形態による、フィルタの、且つ、光検出器の、マトリックスを概略的に示す。
【図１１】本発明の実施形態による、フィルタの、且つ、光検出器の、マトリックスを概略的に示す。
【図１２】本発明の実施形態による３つの光検出器のマトリックスを示す。
【図１３】本発明の実施形態による３つの光検出器のマトリックスを示す。
【図１４】電気的に調節可能な光学指数を有する層の様々な光学指数の関数として、本発明によるフィルタの光透過のシミュレーションを示す。
【図１５】フィルタの励起波長の関数として、本発明の異なるフィルタの光透過のシミュレーションを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、ナノ／マイクロ粒子１の形成後の、上方から観察された、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ：Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハの走査型電子顕微鏡によって取得された写真である。有利には、Ａｂｂａｒｃｈｉ他によって記述されている手順は、図１に示されているナノ／マイクロ粒子のネットワークを生成するべく、使用することができる。シリコンオンインシュレータウエハが使用されている。ＳＯＩウエハの洗浄の後に、ウェットエッチングにより、シリコンの自然酸化物の層を除去することができる。ウエハのシリコン層上においてエピタキシャルゲルマニウム層を堆積させることができる（例えば、１８個のゲルマニウム単層を堆積させることができる）。例えば、７５０〜８８０℃において、例えば、１０−８〜１０−１０トールなどの高真空下において、例えば、３０〜１２０分にわたって、このサンプルを焼成する。これらの条件は、絶縁体３上の半導電性層のディウェッティングをもたらす。図１において、使用されているＳＯＩウエハは、ディウェッティングの前の、２５ｎｍという絶縁体（ＳｉＯ２）の厚さと、１２ｎｍというシリコンの厚さと、を特徴としている。図１の写真は、この方法による、シリコン層の、且つ、ゲルマニウム層の、ディウェッティングによって形成されたナノ／マイクロ粒子１の形成を示している。
【００３７】
半導電性ナノ／マイクロ粒子１を製造するその他の手順を使用することができる。例えば、Ｐｒｏｕｓｔ他は、シリコンオンインシュレータの厚い層（例えば、１００ｎｍ）における選択的化学リソグラフィ手順を開示している（Ｐｒｏｕｓｔ，Ｊ．，Ｂｅｄｕ，Ｆ．，Ｃｈｅｎｏｔ，Ｓ．，Ｓｏｕｍａｈｏｒｏ，Ｉ．，Ｏｚｅｒｏｖ，Ｉ．Ｇａｌｌａｓ，Ｂ．，  ．．．＆Ｂｏｎｏｄ，Ｎ．，２０１５，Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｌｋａｌｉｎｅ  Ｅｔｃｈｉｎｇ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｍｉｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）。又、コロイド状の自己組織化を使用することも可能であり（Ｇａｒｉｎ，Ｍ．，Ｆｅｎｏｌｌｏｓａ，Ｒ．，Ａｌｃｕｂｉｌｌａ，Ｒ．，Ｓｈｉ，Ｌ．，Ｍａｒｓａｌ，Ｌ．Ｆ．，＆Ｍｅｓｅｇｕｅｒ，Ｆ．，２０１４，Ａｌｌ−ｓｉｌｉｃｏｎ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ−Ｍｉｅ−ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ  ｗｉｔｈ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｒｅｇｉｏｎ．Ｎａｔｕｒｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，５）、イオンエッチングと組み合わせたナノメートル印刷を使用することも可能であり（Ｓｐｉｎｅｌｌｉ，Ｐ．，Ｖｅｒｓｃｈｕｕｒｅｎ，Ｍ．Ａ．，＆Ｐｏｌｍａｎ，Ａ．，２０１２，Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｃｏａｔｉｎｇ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｉｅ  ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ，Ｎａｔｕｒｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，３，６９２）、或いは、レーザーアブレーションを使用することもできる（Ｋｕｚｎｅｔｓｏｖ，Ａ．Ｉ．，Ｍｉｒｏｓｈｎｉｃｈｅｎｋｏ，Ａ．Ｅ．，Ｆｕ，Ｙ．Ｈ．，Ｚｈａｎｇ，Ｊ．，＆Ｌｕｋ’ｙａｎｃｈｕｋ，Ｂ．，２０１２，Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｌｉｇｈｔ．Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ｒｅｐｏｒｔｓ，２）。
【００３８】
図２は、ナノ／マイクロ粒子１の、上方から観察された、高分解能走査型電子顕微鏡によって取得された写真である。このナノ／マイクロ粒子１は、図１において記述されている手順に従って生成されている。結晶面（３１１）に対応する面のいくつかが、破線の白色円により、且つ、白色矢印により、示されている。一般に、図１において記述されている手順、並びに、Ｐｒｏｕｓｔ他によって記述されている手順は、有利には、その構造が結晶質であるナノ／マイクロ粒子１の製造を許容している。具体的には、原子的に滑らかな表面を有するナノ／マイクロ粒子１は、電子的な表面状態の極小化を可能にする。これらのナノ／マイクロ粒子の表面上の欠陥は、例えば、再結合を通じた、相当な電荷の損失をもたらしうる。一変形として、ナノ／マイクロ粒子１は、誘電材料によって製造するこもできる。
【００３９】
図３は、ナノ／マイクロ粒子１の断面の透過型電子顕微鏡によって取得された写真である。このナノ／マイクロ粒子は、図１において記述されている手順に従って製造されている。粒子１の半導電性コア１９は、シリコンから製造されている一方において、その半導電性シェル２０は、合金Ｓｉ０．７Ｇｅ０．３から製造されている。シェルの形成は、ディウェッティング前のシリコン及びゲルマニウム層の重畳により、可能である。更に一般的には、本発明の実施形態のナノ−マイクロ粒子１は、その電気的特性が、異なり、且つ、アンアイソタイプホモ接合、アイソタイプヘテロ接合、及びアンアイソタイプヘテロ接合のうちから選択される少なくとも１つの電気的接合を形成するのに適する、半導電性コア１９及び半導電性シェル２０を有することができる。
【００４０】
図４は、ナノ−マイクロ粒子１の構造を示している。図４のパネルＡは、ナノ／マイクロ粒子１の断面の透過型電子顕微鏡によって取得された写真である。本発明のこの実施形態においては、ナノ／マイクロ粒子１は、シリコンから製造された半導電性コア１９と、シリコン及びゲルマニウム合金から製造された半導電性シェル２０と、を有する。ナノ／マイクロ粒子１は、この例においては、二酸化ケイ素である、絶縁材料によって取り囲まれており、その下部面上においては、第２電気絶縁層３により、且つ、その上部表面上においては、電気絶縁材料の部分的なシェル１８により、取り囲まれている。図４において記述されている実施形態を有する、本発明の実施形態においては、ＭＩＳ接合（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏの頭文字を意味する）が生成されており、電気的に調節可能な光学指数を有する層５の材料は、プラチナであり、これは、金属性を有し、且つ、導電性を有する。絶縁体は、シリカから製造された電気絶縁材料のシェル１８によって製造され、且つ、半導電体は、ナノ／マイクロ粒子１によって製造されている。図４の挿入図は、コア１９の原子的分解能を有する写真（図示されてはいない）によって実行されたフーリエ変換を示している。このフーリエ変換は、ナノ／マイクロ粒子１の結晶性を確認している。
【００４１】
図４のパネルＢは、エネルギー分散分析（ＥＤＸ分光法）によって得られた、ナノ／マイクロ粒子１の３つの写真のモンタージュである。左から右へ、最も明るいグレーレベルは、それぞれ、ゲルマニウムの、シリコンの、且つ、二酸化ケイ素の、存在を示している。
【００４２】
図５は、様々なエッチングパターン１１と絶縁体層３上の１つ又は複数のナノ／マイクロ粒子１の空間分布との間の対応性を示している。様々なパターンは、図１において記述されている手順を使用してナノ／マイクロ粒子を製造する前に、ＳＯＩウエハ上においてエッチングすることができる。これらのエッチングは、合焦イオンプローブによって（ＦＩＢ：例えば、デュアルビームＴｅｓｃａｎ  ＬＹＲＡ  １  ＸＭＨプローブを使用することによって）生成することができる。左手側の列は、ＦＩＢエッチングに使用されるパターン１１を提示している。右手型の列は、同一の尺度において、暗視野光学顕微鏡画像を提示しており、この場合に、画像のそれぞれの辺は、４μｍを表している。右手側の列の画像は、対応するパターン１１のエッチングの後に、図１において記述されている手順を使用して形成されたナノ／マイクロ粒子１の空間分布を示している。パターンのエッチングは、そのディウェッティングの前の、制御された方式による層上における又は半導電体層の積層体上における欠陥の生成を可能にする。これらの欠陥は、核生成又はレイリータイプの不安定性の形成の制御と、ナノ／マイクロ構造１の形成への到達と、を可能にする。様々なパターンのエッチングは、エッチングを伴うことなしに生成される自然なディウェッティングとは対照的に、支援型のディウェッティングの生成を可能にする。
【００４３】
図６は、ナノ／マイクロ粒子１のネットワークの光学顕微鏡画像と、これらのネットワークの詳細を示す、挿入図としての、３つのＡＦＭ顕微鏡画像と、から構成されたモンタージュである。粒子１のネットワークは、１つ又は複数の半導電性層のディウェッティングのステップによって後続される、パターン１１のエッチングのステップを有する、図５において記述されている手順によって生成されている。画像の左から右へ、ネットワークの粒子１の間の中心間ギャップの間隔は、それぞれ、５００ｎｍ、７５０ｎｍ、及び１０００ｎｍである。右側のネットワークは、画像の下部から上部に向かう方向において、様々なナノ／マイクロ粒子１の中心の間の間隔が、７５０ｎｍ及び１０００ｎｍにおいて交互に変化している、ナノ／マイクロ粒子１の二峰性分布を示している。
【００４４】
図７は、ナノ／マイクロ粒子１の電磁共振を示している。図６のパネルＡは、図５において記述されている手順に従って生成された単一のナノ粒子１の暗視野散乱スペクトルの一例を示している。２つの散乱共振ＭＲ及びＥＲが可視状態にある。図６のパネルＢは、近傍内における且つナノ粒子１内における電気的強度ＩＥＩ２及び磁気的強度ＩＢＩ２の有限要素手順に従って実行されたシミュレーションを示している。提示されているシミュレーションにおいては、ナノ粒子の幅は、３５６ｎｍであり、且つ、その高さは、６５ｎｍである。シミュレーションは、絶縁体３上において配設されると共に空気６によってその表面の残りの部分上において取り囲まれたナノ粒子１を考慮している。シミュレーションの結果が、ＭＲ共振モード（上部画像）及びＥＲ共振モード（下部画像）について示されている。ＥＲ及びＭＲモードによるシミュレーションは、絶縁体層の表面によって形成されたプレーンとの関係において７０°だけ傾斜した平面波による励起を考慮することにより、且つ、図示の断面のプレーン内に含まれた軸との関係における回転に従って、実行される。ＭＲモード共振のケースにおいては、ナノ粒子１は、その中心において、強度ＩＥＩ２の２つの空間的極大値と、強度ＩＨＩ２の１つの空間的極大値と、を示している。これらの特性は、双極性磁気モードＭＲの優越性を示している。ＥＲモード共振のケースにおいては、ナノ粒子１は、その中心において、強度ＩＥＩ２の１つの空間的極大値と、強度ＩＨＩ２の２つの空間的極大値と、を示している。これらの特性は、双極性電気共振モードの優越性を示している。
【００４５】
図８は、本発明の一実施形態により光学フィルタ１４と、本発明の一実施形態による光学フィルタ１４のマトリックス１０と、を概略的に示している。図８のパネルＡは、本発明の一実施形態によるフィルタ１４の断面図を概略的に示しており、且つ、図８のパネルＢは、本発明の一実施形態による３つのフィルタ１４のマトリックス１０を提示している。パネルＡにおいては、複数のナノ／マイクロ粒子１が、（架空の）プレーン２２の表面上において配列されている。本発明の一実施形態においては、ナノ／マイクロ粒子１は、その光学指数が、１．５超である、好ましくは、２．５超である、且つ、好ましくは、３超である、シリコンから、ゲルマニウムから、シリコン及びゲルマニウム合金から、或いは、更に一般的には、１つ又は複数の半導電性材料から、或いは、１つ又は複数の誘電性材料から、製造されている。
【００４６】
有利には、図８に示されている実施形態においては、フィルタは、第２電気絶縁層３を有する。層３の上部面は、プレーン２２と一致している。その結果、層３は、ナノ／マイクロ粒子１との接触状態にある。この層３は、例えば、ＳｉＯ２から製造することができる。その他のタイプの絶縁材料を使用することもできる。第２絶縁層３は、有利には、光検出器又は発光ダイオードなどの光電子トランスデューサを有することができる基材２上において構成することができる。図８において記述されている本発明の実施形態のナノ／マイクロ粒子１は、Ａｂｂａｒｃｈｉ他によって記述されている方法を使用して製造することができる。
【００４７】
プレーン２２によって形成された表面及びナノ／マイクロ粒子１は、電気的に調節可能な光学指数を有する層５によってカバーされている。有利には、第２電気絶縁層３を有する上述の本発明の実施形態においては、プレーン２２は、層３の面のうちの１つと一致しており、層３により、且つ、ナノ／マイクロ粒子１により、形成された組立体は、電気的に調節可能な光学指数を有する層５によってカバーされている。本発明のその他の実施形態においては、基材の１つの面が、プレーン２２と一致することが可能であり、その結果、電気的に調節可能な光学指数を有する層５は、基材の上部面によって形成された表面及びナノ／マイクロ粒子１をカバーしている。これらのケースの両方において、且つ、一般的には、プレーン２２は、フィルタ１４内において制御されている電界を固定するように、その電位が、直接又は間接的に、電極７上において印加された電位の変動との関係において実質的に固定された且つ／又は静止状態にある電位に対して電気的にリンクされている層と一致している。
【００４８】
この層の材料は、材料に印加された電界又は電流を変化させることによってその屈折率の実数部分を変更することができる際に、「電気的に調節可能な光学指数」を有するものと見なされる。この特性は、電荷キャリアの注入に、或いは、例えば、カー効果、ポッケルス効果、電界吸収、又はフランツ−ケルディッシュ効果などの、その他の効果に、由来しうる。又、ポリマーを使用する際には、１つ又は複数のポリマー内における静電膨張及び収縮又はイオンの制御された散乱などの、その他の効果を考慮することもできる。本発明の実施形態においては、この層の１つ又は複数の材料は、インジウムすず酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、亜鉛アルミニウム酸化物、炭素ナノチューブのネットワーク、或いは、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリ（４，４−ジオクチルシクロペンタジチオフェン）、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム（ＰＳＳ）、及びポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）などの、有機材料から選択することができる。又、電気的に調節可能な光学指数を有する層５を製造するべく、アライメントポリマーの１つ又は複数の層（例えば、ポリビニルアセテート）と関連付けられた液晶の層を使用することもできる。このような液晶を使用してナノ／マイクロ粒子の共振を熱によって調節する手順については、例えば、Ｓａｕｔｔｅｒ，Ｊ．，Ｓｔａｕｄｅ，Ｉ．，Ｄｅｃｋｅｒ，Ｍ．，Ｒｕｓａｋ，Ｅ．，Ｎｅｓｈｅｖ，Ｄ．Ｎ．，Ｂｒｅｎｅｒ，Ｉ．，＆Ｋｉｖｓｈａｒ，Ｙ．Ｓ．，２０１５，Ａｃｔｉｖｅ  Ｔｕｎｉｎｇ  ｏｆ  Ａｌｌ−Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｍｅｔａｓｕｒｆａｃｅｓにおいて提示されている。この手順は、ネマチック相における液晶の適切なアライメントの開始を可能にすると共に非常に制限された波長の範囲（実質的に近赤外において１００ｎｍ）にわたる調節を許容するには、いくつかの層が必要とされるという欠陥を有する。有利には、電気的に調節可能な光学指数を有する層５の少なくとも１つの材料は、有機材料である。有利には、層５の材料は、ＰＥＤＯＴとＰＳＳの混合物であってもよい。一般に、電気的に調節可能な光学指数を有する層５の１つ又は複数の材料は、好ましくは、固体であり、これらは、例えば、非晶質又は結晶質であってもよい。さもなければ、これらは、例えば、液相を有することもできる。
【００４９】
金属性材料用のカソードスパッタリングや有機材料の遠心被覆（スピン被覆とも呼称される）などの、様々な手順を使用することにより、電気的に調節可能な光学指数を有する層５を堆積させることができる。
【００５０】
本発明のこの実施形態においては、電気的に調節可能な光学指数を有する層５は、実質的に透明である。
【００５１】
電気的に調節可能な光学指数を有する層５は、第１電気絶縁層８によってカバーされている。この層８は、電気的に調節可能な光学指数を有する層５が適合している場合には、例えば、プラズマ強化型化学気相蒸着（ＰＥ−ＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）手順により、急速熱酸化（ＲＴＰ：Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）により、或いは、更に一般的には、その他の酸化手順により、ＳｉＯ２から製造することができる。
【００５２】
第１絶縁層８は、導電性材料の層、即ち、電極７により、カバーされている。本発明の様々な実施形態においては、電極は、実質的に透明である。これは、例えば、広い表面のカバレージの場合には、蒸発により、或いは、正確な回路を製造するには、ＦＩＢによって支援されたガス注入により、金から製造することができる。又、電極７は、ＩＴＯから製造することもできる。
【００５３】
エッチングは、第２絶縁層３上に位置した様々な層上において、例えば、ＦＩＢにより、或いは、電子ビーム（Ｅビーム）により、上述のフィルタ１４上において実行することができる。このエッチングは、複数のフィルタ１４、即ち、様々なピクセル、の空間的な境界画定と、これによるフィルタ１４のマトリックス１０の形成と、を可能にすることができる。
【００５４】
図８のパネルＢは、以前の段落において記述されている、ピクセルを定義するためのエッチングの後の、３つのフィルタ１４（又は、３つのピクセル）のマトリックス１０を提示している。
【００５５】
図９は、電気的に調節可能な光学指数を有する層５上において電位を印加することによるナノ／マイクロ粒子１の共振周波数の調節を示している。図９のパネルＡは、第１回路１３が、一方において、接地（この実施形態においては、基材２）に、且つ、他方においては、図７のパネルＡにおいて記述されている装置の電極７に、接続されている、本発明の一実施形態を示している。この第１回路は、電気的に調節可能な光学指数を有する層５の、上部及び下部の２つの面の間における、制御された電位差の印加を可能にしている。本発明のこの実施形態においては、ナノ／マイクロ粒子１は、異なるサイズを有しており、且つ、電気的に調節可能な光学指数を有する層５は、ＰＥＤＯＴとＰＳＳの混合物である。
【００５６】
図９のパネルＢは、第１回路１３によって印加される様々な電位におけるナノ／マイクロ粒子１の暗視野散乱写真を示している。それぞれの写真は、２μｍ×２μｍの視野を示している。画像の３つの連続体が示されている。これらのそれぞれは、上部チャネルから下部チャネルへ、異なる色を示し、且つ、左から右へ、電気的に調節可能な光学指数を有する層５に印加された異なる電位を示している。色チャネルは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）である。画像は、左から右へ、０〜３０Ｖの範囲の印加された電位のシーケンスと、次いで、０Ｖの電位と、に対応している。
【００５７】
第１の連続体のうちのチャネルＲの光度の観察は、例えば、０Ｖ〜３０Ｖの電位が印加された際の中央ナノ／マイクロ粒子１によって散乱される光度の減少と、次いで、印加される電位が０Ｖに戻った際のこの強度の増大と、の計測を可能にしている。補完的な方式により、第１の連続体のチャネルＧの光度の観察は、０Ｖ〜３０Ｖの電位が印加された際の中央ナノ／マイクロ粒子１の散乱の強度の増大と、次いで、印加される電位が０Ｖに戻った際のこの強度の減少と、の計測を可能にしている。これらの変動は、３つの色チャネルを検討する際に、中央ナノ／マイクロ粒子１の観察される色の変動を通じて、明らかとなり、０Ｖから３０Ｖまで、ナノ／マイクロ粒子１によって放出される色は、赤色優越状態から緑色優越状態に変化し、且つ、０Ｖ電位が印加された際に、赤色優越状態に戻っている。その他の２つの連続体のナノ／マイクロ粒子１も、類似した振る舞いを示している。本発明のこの例示用の実施形態によれば、第１回路１３による可変電位の印加による、スペクトルの可視部分内における異なるナノ／マイクロ粒子１の共振周波数の調節を示すことができる。本発明のその他の実施形態においては、ナノ／マイクロ粒子１の共振の調節は、例えば、８００ｎｍ〜２．５μｍの範囲に含まれる波長などの、近赤外波長において実行することができる。
【００５８】
又、本発明は、フィルタ１４の光スペクトルの選択的且つチューニング可能な特性を利用した、このようなフィルタ１４に基づいた光検出器１５にも関する。本発明によるフィルタ１４は、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳマトリックスセンサのピクセルなどの従来の光検出器上において配設することが可能であり、或いは、それ自体が、光検出器として機能することもできる。
【００５９】
図１０は、本発明の実施形態によるフィルタ１４によって生成される光検出器１５のマトリックス１０を概略的に示している。図１０に示されている実施形態のフィルタのマトリックスは、以前の図の説明において提示されている手順により、製造することができる。本発明の一実施形態においては、それぞれのフィルタ１４は、複数のナノ／マイクロ粒子１を有する。１つの且つ同一のフィルタ１４のナノ／マイクロ粒子１は、いずれも、実質的に同一のサイズを有し、且つ、マトリックス１０のフィルタ１４ごとに、異なるサイズを有する。従って、マトリックス１０のフィルタ１４の間において、色は、ナノ／マイクロ粒子１のサイズと、前記層５の１つ又は複数の分極によって課されるそれぞれのフィルタの層５の光学指数と、という、２つの独立的な要因の組合せの関数として、変化しうる。
【００６０】
ｎと表記される光学指数を有する、電気的に調節可能な光学指数を有する層５の材料は、導電性を有していてもよく、或いは、半導電性を有していてもよい。これは、ナノ／マイクロ粒子１との関連において、その境界面における前記ナノ／マイクロ粒子１の電磁共振の際に電荷を生成するのに適しうる。例えば、本発明のこの実施形態においてＰＳＳ−ＰＥＤＯＴ混合物を使用することが可能であり、ナノ／マイクロ粒子１内の電磁界の変動は、装置内における電荷の形成と、例えば、第２電気回路９へのその転送と、を許容している。
【００６１】
又、これらの電荷は、粒子１の半導電体と電気的に調節可能な光学指数を有する層５の材料によって形成された電気接点の間において形成される接合において生成することもできる。本発明の実施形態においては、ナノ／マイクロ粒子１と電気的に調節可能な光学指数を有する層５の間の接合は、金属−半導電体タイプであってもよく（ショットキー障壁の動作）、ｐ−ｎタイプであってもよく、或いは、金属−絶縁体−半導電体（ＭＩＳ）タイプであってもよい。
【００６２】
ｐ−ｎタイプの接合は、Ａｂｂａｒｃｈｉ他において記述されている手順に従って製造されたナノ／マイクロ粒子を使用することにより、且つ、例えば、ディウェッティングの前に、アンチモン及び／又はボロンなどによってドーピングされたゲルマニウムのエピタキシャル層がその上部において配設されるシリコン層を使用することにより、製造することができる。ディウェッティングの後に、形成されたナノ−マイクロ粒子１は、シリコンを有する粒子のコアの周りにおいてＳｉｘＧｅ（１−ｘ）（ｘは、シリコンの割合である）という組成の半導電性シェル２０を有することができる。図２には、このようなナノ／マイクロ粒子の一例が示されている。
【００６３】
本発明のその他の実施形態においては、ショットキータイプの接合を粒子１と層５との間の境界面において生成することができる。図４は、例えば、電気的に調節可能な光学指数を有する層５とナノ／マイクロ粒子１との間のＭＩＳタイプの接合を示している。電気絶縁材料１８のシェルの厚さは、トンネル効果による絶縁材料を通じた電荷の転送を可能にするように、１０ｎｍ未満となるように、且つ、好ましくは、５ｎｍ未満となるように、低減することができる。この厚さの低減は、例えば、シリカの等方性エッチングによって生成することができる。
【００６４】
図１１は、上述の実施形態のケースにおける、３つの光検出器１５のマトリックスを示しており、それぞれの検出器は、電気的に調節可能な光学指数を有する層５によって第２電気回路９にリンクされたフィルタ１４を有する。ナノ／マイクロ粒子１の共振によって生成される電荷は、第１電気回路によって検出することができる。この検出は、２つのステップにおいて実行することができる。第１ステップは、ナノ／マイクロ粒子１を照明することにより、第１回路９のスイッチが開路状態にある際にコンデンサの充電をもたらすステップを有することができる。第２ステップは、第２回路のスイッチの閉路と、例えば、電荷積分により、コンデンサ内において蓄積された電荷の、例えば、電流計（図９のＡ１、Ａ２、又はＡ３）又はオシロスコープによる、読取りと、を有することができる。
【００６５】
本発明の一実施形態においては、第１電気回路１３は、電気的接地と第１回路にリンクされたそれぞれのフィルタ１４及び／又は検出器１５の電極７との間において同一の電位Ｖ０を印加するような方式により、少なくとも２つのフィルタ１４及び／又は２つの光検出器１５をリンクすることができる。有利には、第１回路は、マトリックスのフィルタ１４及び／又は光検出器１５の組全体にリンクすることができる。これらの例は、フィルタ及び／又は光検出器のいくつか又は組全体の電気的に調節可能な光学指数を有する層５の一定の分極における動作を可能にしている。
【００６６】
図１１は、本発明の実施形態によるフィルタ１４及び光検出器１５のマトリックス１０を概略的に示している。本発明の一実施形態においては、ナノ／マイクロ粒子１のいくつか、或いは、有利には、ナノ／マイクロ粒子１の組全体が、同一のサイズを有している。これらのナノ／マイクロ粒子１は、図１０においては、黒色のローブによって示されている。本発明のこの実施形態においては、フィルタ１４のそれぞれは、フィルタの電極７により、第１電気回路１３にリンクされている。フィルタのそれぞれは、フィルタの電極７上におけるその他のものとは独立した電位を印加することにより、分極させることが可能であり、図１０において、電位Ｖ１は、右手側フィルタの電極上において印加されており、電気Ｖ２は、中央フィルタの電極上において印加されており、且つ、電位Ｖ３は、左手側フィルタの電極上において印加されている。それぞれ、フィルタの光学指数ｎ１、ｎ２、及びｎ３は、異なっている（電気的に調節可能な光学指数を有する層５の材料は、同一であってもよい）。図８において記述されているように、フィルタの分極は、所与のナノ／マイクロ粒子におけるフィルタの共振周波数の調節を可能にする。図１１のケースにおいては、ナノ／マイクロ粒子は、実質的に等しいサイズを有しており、且つ、フィルタ１４のそれぞれは、異なる電位を印加することにより、異なる共振周波数に対して調節することができる。異なる電位の印加は、異なる色のフィルタの生成を可能にする。本発明のその他の実施形態においては、第１電気回路１３は、マトリックスのその他のフィルタ１４とは独立した電位を印加するような方式により、マトリックスのフィルタ１４のいくつかにリンクさせることができる。
【００６７】
図１１に示されている本発明の実施形態は、３つの光検出器を有しており、それぞれの光検出器は、フィルタ１４と、第２回路９と、を有する。上述のように、第１回路１３による異なる電位の印加は、異なる色のフィルタ１４の取得を可能にする。次いで、第１回路によって異なる電位Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３を印加することにより、且つ、露光によって生成される電荷を第２回路９によって検出することにより、異なる色の光度を検出することができる。本発明の別の実施形態においては、第１電気回路１３は、マトリックスのその他の光検出器１５とは独立した電位を印加するように、マトリックス１０の光検出器１５のいくつかにリンクさせることができる。
【００６８】
本発明の一実施形態においては、入射光は、光検出器内に含まれている１つ又は複数のフィルタに制御された電位を印加することにより、フィルタリングすることができる。フィルタリングの際には、マトリックス１０の電極７に印加された１つ又は複数の電位は、ユーザーによってパラメータ化された１つ又は複数の共振周波数において光をフィルタリングするような方式により、処理ユニットによって駆動される。
【００６９】
図１２は、本発明の実施形態による３つの光検出器１５のマトリックスを示している。本発明のこれらの実施形態においては、様々なフィルタ１４は、なんらの第２電気絶縁層３をも有しておらず、これらは、Ｐｒｏｕｓｔ他において記述されている方法に従って製造されている。フィルタ１４のそれぞれは、ｐ−ｎ接合を有する光検出器内において含まれており、本発明のこの実施形態においては、プレーン２２が、ｐ−ｎ接合を有するフォトダイオードのｐドープ半導電性材料層１６から、フィルタ１４を分離している。更に一般的には、フィルタ１４のそれぞれは、ｐ−ｎ接合のｐドープ層１６上において又はｎ−ドープ層１７上において配設することができる。図１０において記述されている回路に類似した方式により、第１電気回路１３は、電気的接地と第１回路にリンクされたそれぞれのフィルタ１４及び／又は検出器１５の電極７との間において同一の電位Ｖ０を印加するような方式により、少なくとも２つのフィルタ１４及び／又は２つの光検出器１５をリンクすることができる。有利には、第１回路は、マトリックスのフィルタ１４及び／又は光検出器１５の組全体にリンクすることができる。
【００７０】
本発明のこの実施形態においては、第３回路２３の１つの端子は、光検出器のｐ−ｎ接合のｐドープ層１６に接続されており、且つ、第３回路２３の別の端子は、同一の光検出器のｐ−ｎ接合のｎドープ層１７に接続されている。第３回路２３は、フィルタ１４によって透過されたｐ−ｎ接合の照明の際に生成される電荷の回復を許容している。２つのピクセルを分離する垂直方向のドットは、マトリックスの様々なピクセルに対応する様々なｐ−ｎ接合の間の電気的分離を図式的に示している。
【００７１】
そのピクセルのそれぞれがＶ０によって分極されている、図１２に示された本発明の実施形態は、通常、フィルタの色の相違が、部分的に、対象のピクセルにおいては、実質的に同一のサイズを有するが、異なる色の対象の２つのピクセルにおいては、異なるサイズを有する、ナノ／マイクロ粒子１の存在に起因している、マトリックスに適している。
【００７２】
図１３は、本発明の実施形態による３つの光検出器１５のマトリックスを示している。本発明のこれらの実施形態においては、様々なフィルタ１４は、なんらの第２電気絶縁層３をも有しておらず、これらは、Ｐｒｏｕｓｔ他において記述されている方法に従って製造されている。フィルタ１４のそれぞれは、ｐ−ｎ接合を有する光検出器内において含まれており、本発明のこの実施形態においては、プレーン２２が、ｐ−ｎ接合を有する光検出器のｐドープ半導電性材料層１６から、フィルタ１４を分離している。更に一般的には、フィルタ１４のそれぞれは、ｐ−ｎ接合のｐドープ層１６上において又はｎドープ層１７上において配設することができる。図１１において記述されている回路に類似した方式により、フィルタ１４のそれぞれは、フィルタの電極７により、第１電気回路１３にリンクされている。フィルタのそれぞれは、フィルタの電極７上におけるその他のものとは独立した電位を印加することにより、分極させることが可能であり、図１３においては、電位Ｖ１が、左手側フィルタの電極上において印加されており、電位Ｖ２が、中央フィルタの電極上において印加されており、且つ、電位Ｖ３が、右手側フィルタの電極上において印加されている。それぞれ、フィルタの光学指数ｎ１、ｎ２、及びｎ３は、異なっている。図８において記述されているように、フィルタの分極は、所与のナノ／マイクロ粒子におけるフィルタの共振周波数の調節を可能にしている。図１３のケースにおいては、ナノ／マイクロ粒子は、実質的に等しいサイズを有しており、且つ、フィルタ１４のそれぞれは、異なる電位を印加することにより、異なる共振周波数に調節することができる。異なる電位の印加は、異なる色のフィルタの生成を可能にする。本発明のその他の実施形態においては、第１電気回路１３は、マトリックスのその他のフィルタ１４とは独立した電位を印加するような方式により、マトリックスのフィルタ１４のいくつかにリンクさせることができる。
【００７３】
本発明のこの実施形態においては、第３回路２３の１つの端子は、光検出器のｐ−ｎ接合のｐドープ層１６に接続されており、且つ、第３回路２３の別の端子は、光検出器のｐ−ｎ接合のｎドープ層１７に接続されている。第３回路２３は、フィルタ１４によって透過されたｐ−ｎ接合の照明の際に生成される電荷の回復を許容している。垂直方向のドットは、マトリックスの様々なピクセルに対応する様々なｐ−ｎ接合の間の電気的分離を図式的に示している。
【００７４】
図１４は、電気的に調節可能な光学指数を有する層５の様々な光学指数の関数として、本発明によるフィルタ１４の光透過のシミュレーションを示している。シミュレーションは、有限差分時間領域（ＦＤＴＤ：Ｆｉｎｉｔｅ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ）手順に従って実行されている。この手順においては、空間内においてシミュレートされる物体は、周期的に反復された、３次元メッシュセル内において、離散化されている。シミュレートされたフィルタ１４は、シリコンプレーン２２上において配設されると共に２３０ｎｍの距離だけ周期的に分離された、シリコンから製造された円筒形ナノ／マイクロ粒子１を有する。電気的に調節可能な光学指数を有する層５は、プレーン２２上において、且つ、ナノ／マイクロ粒子１上において且つ／又はその周りにおいて、配設されている。図示のシミュレーションは、２３０ｎｍの幅を有する、シリコン基材の上部表面上のプレーン２２を有するメッシュセルと、１５０ｎｍの高さ及び１６０ｎｍの直径を有する円筒形ナノ／マイクロ粒子１と、メッシュセルのナノ／マイクロ粒子１によって形成された表面及び前記プレーン２２上において配設された電気的に調節可能な光学指数を有する層５と、を考慮することにより、実行されている。４つの曲線は、層５の異なる光学指数によってパラメータ化されたシミュレーションに対応している（曲線（ａ）は、ｎａｍｂ＝１．４に対応しており、曲線（ｂ）は、ｎａｍｂ＝１．５に対応しており、曲線（ｃ）は、ｎａｍｂ＝１．６に対応しており、且つ、曲線（ｄ）は、ｎａｍｂ＝１．７に対応している）。灰色のゾーンは、フィルタの透過ピークの波長が特に層５の光学指数に依存している波長範囲（例えば、３５０〜４５０ｎｍ）に対応している。従って、１．４から１．７へと変化する光学指数ｎａｍｂの値において、この波長範囲内の透過ピークの波長は、約３７０ｎｍから４５０ｎｍへと変化している。
【００７５】
図１５は、フィルタの励起波長の関数として、本発明の異なるフィルタの光透過率のシミュレーションを示している。シミュレーションは、有限差分時間領域（ＦＤＴＤ）手順に従って実行されている。この手順においては、空間内においてシミュレートされる物体は、周期的に反復された、３次元メッシュセル内において離散化されている。シミュレートされたフィルタは、プレーン２２上において配設されたシリコン−ゲルマニウムから製造された円筒形のナノ／マイクロ粒子１を有する。プレーン２２は、シミュレーションのケースにおいては、ＳｉＯ２から製造された、第２電気絶縁層３と一致している。電極７は、１つ又は複数のナノ／マイクロ粒子１及び第２電気絶縁層３の上方において配設されている。シリコン層は、第２電気絶縁層３の下方において配設されている。シミュレートされたナノ／マイクロ粒子１は、実質的に半球状であり、且つ、ナノ／マイクロ粒子１によって形成された半球の平らな部分は、プレーン２２と一致しており、且つ、シミュレーションのこの特定のケースにおいては、ＳｉＯ２から製造された第２電気絶縁層３と、一致している。図１５のパネルＡは、このタイプのフィルタの透過率を示している。図１５のパネルＢは、このタイプのフィルタの反射率を示している。パネルＡ及びＢにおいて、曲線（ａ）は、８０ｎｍに等しい、ナノ／マイクロ粒子によって形成された半球の半径ｒによってパラメータ化されたシミュレーションに対応している。曲線（ｂ）は、９０ｎｍの半径に対応しており、且つ、曲線（ｃ）は、１００ｎｍの半径に対応している。
【００７６】
本発明者らは、一般に、その光学指数がナノ−マイクロ粒子１の光学指数未満である第２電気絶縁層３上において配設された実質的に半球状のナノ−マイクロ粒子１の組合せが、波長選択性フィルタの生成を可能にすることを発見した。例えば、透過率は、図１５のパネルＡにおいて示されている実施形態においては、５５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長において特に小さい。この特性は、特に、電気的に調節可能であると共に選択的であるフィルタを生成するような方式により、電気的に調節可能な光学指数を有する層５と、前記電気的に調節可能な光学指数を有する層５上において配設された第１電気絶縁層８と、を有する本発明によるフィルタ１４において、使用することができる。本発明者らは、フィルタの選択性は、第２電気絶縁層３の光学指数が、厳格に、ナノ／マイクロ粒子１の指数未満である際に、最適化されることを更に発見した。更に詳しくは、フィルタの選択性は、第２電気絶縁層３の光学指数に対するナノ／マイクロ粒子１の光学指数の比率が、大きい、好ましくは、２超である、際に、最適化される。従って、第２電気絶縁層３の製造のためにＳｉＯ２及び／又はＴｉＯ２を使用することができる。
【図１】
0006785855.tif 000002
【図２】
0006785855.tif 000003
【図３】
0006785855.tif 000004
【図４】
0006785855.tif 000005
【図５】
0006785855.tif 000006
【図６】
0006785855.tif 000007
【図７】
0006785855.tif 000008
【図８】
0006785855.tif 000009
【図９】
0006785855.tif 000010
【図１０】
0006785855.tif 000011
【図１１】
0006785855.tif 000012
【図１２】
0006785855.tif 000013
【図１３】
0006785855.tif 000014
【図１４】
0006785855.tif 000015
【図１５】
0006785855.tif 000016