(57)【要約】【課題】ナノチューブにより活性領域（レーザ媒質）を構成した実用的なレーザ装置を、生産性やコストなどの観点でより製造しやすい状態で提供する。【解決手段】各支持柱１１１は、全反射鏡１０４（半反射鏡１０５）の反射面を含む平面に平行な方向に間隔１０μｍで配列され、上記平面に垂直な方向（共振方向）に間隔６０μｍで配列されている。支持端１１２は、隣り合う支持柱１１１の間隔の短い方向に伸び、先端が尖った形状となっている。カーボンナノチューブ１２１は、間隔の短い方向に隣り合う支持柱１１１の支持端１１２の間に架橋して形成されている。上述したように、カーボンナノチューブ１２１から、レーザ媒質構造体１０２が構成されているようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも活性領域を備え、この活性領域の両端に反射鏡を配した共振器を有したレーザ装置において、
前記基板上の前記活性領域に活性物質として一本又は複数本のナノチューブを配し、さらに前記ナノチューブが前記基板上に配置された１つ以上の支持体に支えられ、前記ナノチューブの少なくとも一部が前記基板及び前記支持体と接触していない状態である
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ装置において、
前記活性領域の外部に配置された前記活性領域用の励起光源を備える
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項３】
請求項１記載のレーザ装置において、
前記レーザ装置は電流注入法により発振する
ことを特徴としたレーザ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ装置において、
前記ナノチューブは、他のナノチューブから孤立していることを特徴とするレーザ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ装置において、
前記ナノチューブは、単層もしくは二層構造である
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ装置において、
前記ナノチューブがホウ素・炭素・窒素の三元素を構成元素としてこれら元素の１つ、又は前記元素の組み合わせによって構成されるナノチューブ、あるいはホウ素・炭素・窒素の三元素を構成元素としてこれら元素の１つ、又は前記元素の組み合わせによって構成されるナノチューブに原子・分子を内包し、又は化学修飾し、又はドーピングし、又はこれらを組み合わせて構成したナノチューブである
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザ装置において、
前記ナノチューブは、
カーボンナノチューブ及びボロンナイトライドナノチューブの少なくとも一方、及び、カーボンナノチューブ及びボロンナイトライドナノチューブの少なくとも一方に、原子・分子が内包された状態、化学修飾された状態、及びドーピングされた状態の少なくともいずれかの状態とされたものである
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザ装置おいて、
前記反射鏡の反射面が前記ナノチューブの円筒軸方向に平行になるように前記反射鏡を配置し、レーザ光の往復方向が前記ナノチューブの円筒軸と垂直方向であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のレーザ装置において、
前記励起光源は、励起光が前記ナノチューブの円筒軸方向に対して垂直に照射される位置に配置されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のレーザ装置において、
前記ナノチューブは、前記支持体の表面より離間する方向に延在している
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のレーザ装置において、
前記支持体は、
前記支持体の前記基板からの高さが、隣り合う前記支持体の間隔の１／３以上である
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のレーザ装置において、
前記支持体の一部に形成されて隣り合う前記支持体に向かって突出した突起構造を備える
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のレーザ装置において、
前記ナノチューブは、真空、空気中、前記ナノチューブと反応しない液体、及び前記ナノチューブと反応しない気体中の少なくとも１つの雰囲気中に配置されている
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項１４】
基板の上に形成された複数の支持体と、
前記支持体に一部が支持され、前記基板の平面方向に延在して隣り合う前記支持体に架橋するナノチューブから構成された活性領域と、
前記活性領域を挾むように配置された２つの反射鏡からなる共振器と、
前記活性領域にレーザ発振を起こすためのエネルギーを与えるエネルギー供給手段と
を備え、
前記ナノチューブの前記支持体に支持された支持部以外の部分は、他の構造体と離間している
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項１５】
請求項１４記載のレーザ装置において、
前記エネルギー供給手段は、所定の波長の光を前記活性領域に照射する励起用光源である
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項１６】
請求項１４又は１５記載のレーザ装置において、
前記支持体は、前記基板の上に形成された複数の柱状構造体から構成され、
前記ナノチューブは、隣り合う前記柱状構造体の上端部間に架橋して形成されている
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項１７】
請求項１６記載のレーザ装置において、
複数の円板状の前記基板を備え、
前記基板は、前記ナノチューブの形成面の方向に積層され、
積層された複数の前記基板により構成される円柱の側面方向に、複数の前記励起用光源が設けられている
こをと特徴とするレーザ装置。
【請求項１８】
請求項１４記載のレーザ装置において、
前記支持体は、前記基板の上に同一の方向に延在して形成された複数の線条構造体から構成され、
前記ナノチューブは、隣り合う前記線条構造体の上端部間に架橋して形成されている
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項１９】
請求項１８記載のレーザ装置において、
前記エネルギー供給手段は、前記ナノチューブに電流を注入する電流注入手段である
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２０】
請求項１４〜１９のいずれか１項に記載のレーザ装置において、
前記反射鏡と前記活性領域との間に設けられた光学フィルター
を備えることを特徴としたレーザ装置。
【請求項２１】
基板上に少なくとも活性領域を備え、
前記基板上の前記活性領域に活性物質として一本又は複数本のナノチューブを配し、さらに前記ナノチューブが前記基板上に配置された１つ以上の支持体に支えられ、前記ナノチューブの少なくとも一部が前記基板及び前記支持体と接触していない状態とされ、
前記活性領域の両端に反射鏡を配した共振器を有したレーザ装置の製造方法において、
電界によって所定の方向に成長するように制御して化学気相成長法により前記ナノチューブを形成する
ことを特徴とするレーザ装置の製造方法。
【請求項２２】
基板の上に複数の支持体を形成する工程と、
前記支持体に触媒金属粒を形成する工程と、
前記基板を所定温度に加熱した状態で前記基板の表面上に炭素原料ガスを供給し、前記触媒金属粒を起点とし、前記基板の平面方向に延在して隣り合う前記支持体に架橋するカーボンナノチューブを成長する工程と、
前記カーボンナノチューブが形成されている活性領域を挾むように２つの反射鏡からなる共振器を形成する工程と、
前記活性領域にレーザ発振を起こすためのエネルギーを与えるエネルギー供給手段を形成する工程と
を備え、
前記カーボンナノチューブは、前記支持体に支持された支持部以外の部分は他の構造体と離間して形成する
ことを特徴とするレーザ装置の製造方法。
【請求項２３】
基板上に少なくとも活性領域を備えた発光素子において、
前記基板上の前記活性領域に活性物質として一本又は複数本のナノチューブを配し、さらに前記ナノチューブが前記基板上に配置された１つ以上の支持体に支えられ、前記ナノチューブの少なくとも一部が前記基板及び前記支持体と接触していない状態であり、
電流注入法により発光する
ことを特徴とした発光素子。
【請求項２４】
請求項２３記載の発光素子において、
前記ナノチューブは、他のナノチューブから孤立していることを特徴とする発光素子。
【請求項２５】
請求項２３〜２４のいずれか１項に記載の発光素子において、
前記ナノチューブは、単層もしくは二層構造である
ことを特徴とする発光素子。
【請求項２６】
請求項２３〜２５のいずれか１項に記載の発光素子において、
前記ナノチューブがホウ素・炭素・窒素の三元素を構成元素としてこれら元素の１つ、又は前記元素の組み合わせによって構成されるナノチューブ、あるいはホウ素・炭素・窒素の三元素を構成元素としてこれら元素の１つ、又は前記元素の組み合わせによって構成されるナノチューブに原子・分子を内包し、又は化学修飾し、又はドーピングし、又はこれらを組み合わせて構成したナノチューブであることを特徴とする発光素子。
【請求項２７】
請求項２３〜２５のいずれか１項に記載の発光素子において、
前記ナノチューブは、
カーボンナノチューブ及びボロンナイトライドナノチューブの少なくとも一方、及び、カーボンナノチューブ及びボロンナイトライドナノチューブの少なくとも一方に、原子・分子が内包された状態、化学修飾された状態、及びドーピングされた状態の少なくともいずれかの状態とされたものである
ことを特徴とする発光素子。
【請求項２８】
請求項２３〜２７のいずれか１項に記載の発光素子において、
前記支持体は、
前記支持体の前記基板からの高さが、隣り合う前記支持体の間隔の１／３以上である
ことを特徴とする発光素子。
【請求項２９】
請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の発光素子において、
前記支持体の一部に形成されて隣り合う前記支持体に向かって突出した突起構造を備える
ことを特徴とする発光素子。
【請求項３０】
請求項２３〜２９のいずれか１項に記載の発光素子において、
前記ナノチューブは、真空、空気中、前記ナノチューブと反応しない液体、及び前記ナノチューブと反応しない気体中の少なくとも１つの雰囲気中に配置されている
ことを特徴とする発光素子。
【請求項３１】
基板上に少なくとも活性領域を備え、
前記基板上の前記活性領域に活性物質として一本又は複数本のナノチューブを配し、さらに前記ナノチューブが前記基板上に配置された１つ以上の支持体に支えられ、前記ナノチューブの少なくとも一部が前記基板及び前記支持体と接触していない状態であり、
電流注入法により発光する発光素子の製造方法において、
電界によって所定の方向に成長するように制御して化学気相成長法により前記ナノチューブを形成する
ことを特徴とする発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノチューブから活性領域を構成したレーザ装置，発光素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一般には、半導体レーザが、光通信用の小型の光源に用いられてきた。半導体レーザは、小型化が可能であるという利点があるが、次に示すような問題もある。
【０００３】
まず第１に、素子作製に用いられる材料に問題がある。ほとんどの半導体レーザでは、活性層に化合物半導体を用いており、ＩＩＩ族元素やＶ族元素が多く使用されてきた。しかしながら、化合物半導体を構成する例えば、砒素といった元素は、環境に対する問題などの点で取り扱いに注意が必要であり、容易に用いることができない場合が多い。また、金属であるインジウムは、資源量が限られている貴重な元素であり、将来、長期にわたって使用するのが容易ではない材料である。
【０００４】
第２に、半導体レーザは、製造が容易ではないという問題がある。半導体レーザ素子は、三元ないしは四元合金の多層薄膜から構成する場合が多い。しかしながら、良い結晶性を保ちながら均一に薄膜を成長させる技術は難しく、さらに元素の種類が多いと膜を形成するための成膜条件を探すのが非常に困難となる。
【０００５】
さらに、適切な成膜条件は、膜を構成する化合物の種類によって異なるため、成長方法，作製装置，及び材料は、作製する化合物の種類毎に特化せざるを得ず、別の化合物には適用できない。このため、化合物の種類、即ち発光波長帯ごとに別々のプロセスや設備を用意しなければならず、投資効率が悪かった。また、構成する元素の種類が多いため、原料の調達が容易ではなく、原料調達のコストも割高になりやすい。
【０００６】
上述したような問題点を抱える半導体レーザに対し、より容易に得られて環境にかかる負担も少ない原料を用い、より容易に製造が可能で、必要とされる広い発光波長帯の発振が得られる、高信頼性，高出力の小型のレーザ装置が期待されている。例えば、同じ材料を用いて同様の構成で、同様の製造過程で製造できる素子で、従来用いられてきた半導体レーザの発光波長帯域を含む非常に幅広い発光波長帯域を持つレーザ装置が期待されている。
【０００７】
上述した問題を解決するためのレーザ装置（光源）の候補としては、例えば最近注目を集めているカーボンナノチューブに代表されるナノチューブを用いたものがある（非特許文献１，２，３参照）。なお、ナノチューブは、二次元の平面構造をとる物質が円筒状に丸まって構成され、擬似的に一次元状の物質と見なせる物質のことである。円筒を構成する壁は、一般的には隙間無く閉じており、物性は、構造の一次元性を反映している。ナノチューブは、主として上述した擬似一次元性によって特徴付けられており、直径や長さだけによって規定されるものではない。
【０００８】
ナノチューブは、炭素・窒素・ホウ素といった元素から構成されたものがあり、安価で入手しやすく、従来のレーザ装置に用いられている砒素などの材料に比較して環境にかかる負担がより小さい原料から合成できる。電子構造の点から考えると、ナノチューブは、理想的な光学材料としての可能性を備えている。例えば、単層カーボンナノチューブは、グラフェンシート（１層のグラファイト）を円筒状にした構造をしている。
【０００９】
円筒の６員環の配列構造は、カイラリティー（螺旋度）と呼ばれ指数（ｎ，ｍ）によって表される。ｎとｍの値によって、ナノチューブの直径や電子物性が異なる。（ｎ−ｍ）の値が３の倍数の時、単層カーボンナノチューブは、金属又は半金属の特性を示す。また、（ｎ−ｍ）の値が３の倍数以外の時、単層カーボンナノチューブは、半導体の特性を示す。金属的なカーボンナノチューブは、発光特性が極めて弱く、発光材料には適さない。
【００１０】
ただし、カーボンナノチューブの筒内部に、所定の原子，分子を内包させる、所定の原子，分子をカーボンナノチューブに化学修飾する、所定の原子分子をカーボンナノチューブにドーピングする、あるいはこれらを組み合わせることによりバンド構造を変調させることで、より強い発光を得ることが可能となる。
【００１１】
一方、半導体の特性を示すカーボンナノチューブ（半導体カーボンナノチューブ）は、発光材料に適している。半導体カーボンナノチューブは、直接遷移型のバンドギャップを持ち、また、筒状構造の一次元性のために、バンドギャップの外にファンホーブ特異点という鋭い状態密度のピーク構造が多数存在する。状態密度が大きいファンホーブ特異点には、電子やホールが多数存在できるため、発光材料に適しているものと考えられる。
【００１２】
電気的又は光学的方法により、バンドギャップの直近の第１又は第２ファンホーブ特異点の伝導帯に電子を注入し、価電子帯にホールを注入し、注入した電子が伝導体から価電子帯に遷移してホールと再結合すれば、バンドギャップエネルギーの値に対応した波長の光が放出される。
【００１３】
また、半導体カーボンナノチューブのバンドギャップは直径にほぼ反比例するので（非特許文献１）、カーボンナノチューブのカイラリティーや直径を制御できれば、バンドギャップ幅も制御できる。従って、カーボンナノチューブを用いれば、幅広い波長域の光放出が可能となる。さらに、様々な種類の原子や分子をナノチューブの内部空間へ内包し、もしくは化学修飾し、もしくはドーピングし、もしくはこれらの手法を組み合わせることによりバンド構造を変調させれば、さらに精密な波長の選択が可能である。
【００１４】
このため、半導体カーボンナノチューブでレーザ素子が作製できれば、発光波長ごとに全く異なる材料や製作工程を採用する必要がなくなり、生産性が高くなる。しかしながら、カーボンナノチューブの光学特性についての測定データは、あまり得られておらず、発光素子やレーザ素子に関する応用はほとんど進展していなかった。
【００１５】
最近になって、界面活性剤を溶解した溶液中にカーボンナノチューブを分散させ、ミセルなどによりチューブを包み込んでナノチューブの再凝集を防ぎ、この状態でナノチューブの束（以降、バンドルと記す）を遠心分離し、１本もしくは数本に分離した半導体カーボンナノチューブは、発光特性を示すという事実が発見された（非特許文献４参照）。
【００１６】
また、リソグラフィーの手法で基板に作製した柱状構造体間に１本の単層カーボンナノチューブを架橋させ、基板から離間した部分を備えるようにカーボンナノチューブを形成した場合に、カーボンナノチューブが優れた発光特性を示すことが報告されている（非特許文献５参照）。
【００１７】
また、上記二例の場合は光励起によるフォトルミネッセンスの報告であるが、電流注入によるエレクトロルミネッセンスの報告例もある（非特許文献６参照）。非特許文献６の報告によれば、カーボンナノチューブを用いて電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を作製し、適当なゲート電圧を印加してナノチューブに電子とホールを注入した場合に、注入された電子とホールの再結合による発光が検出されている。
【００１８】
上述した非特許文献６の素子の場合、ナノチューブを含むＦＥＴデバイスは、ＳｉＯ2のキャップ層及びゲート絶縁層に包まれており、基板とは離れていない。また、非特許文献６には、発光を起こすためには、適当な大きさのゲート電圧を印加し、電子とホールの両方を同時に注入する両極性のＦＥＴにする必要があると述べられている。
【００１９】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【非特許文献１】M.S.Dresselhaus, G.Dresselhaus, P.C.Eklund, "Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes", Academic Press Inc,1996.
【非特許文献２】齋藤弥八，坂東俊治，「カーボンナノチューブの基礎」，コロナ社，１９９８。
【非特許文献３】R.Saito, G.Dresselhaus, M.S.Dresselhaus, "Physical Properties of Carbon Nanotubes",Imperial College Press,1998.
【非特許文献４】M.J.O'Connell,et.al.,Science, vol.297,p.593,(2002).
【非特許文献５】J.Lefebvre et.al.,Physical Review Letters, vol.90, p.217401(2003).
【非特許文献６】J.A.Misewich, et.al.,Science,vol.300,p.783,(2003).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
以上に説明したように、最近になって、カーボンナノチューブからの発光のデータが少数例報告され始めたが、ナノチューブの光物性を積極的に利用したレーザ装置に関する報告例は存在しない。次に示す各問題が、ナノチューブを活性物質として利用したレーザ装置の実現を困難にしているものと考えられる。
【００２１】
１．基板と接触しているナノチューブやバンドルを構成しているナノチューブは発光効率が低い。
２．出力光の発振効率を高めるための適切な共振器用反射鏡の配置が不明。
３．励起光の吸収効率を高めるための適切な励起用光源の配置が不明。
４．孤立した架橋ナノチューブを用いる場合には、レーザ装置及び発光素子の出力を高めるため、ナノチューブを高収率で架橋させる必要がある。
５．ナノチューブの光学特性の劣化の防止。
６．発光特性を下げる原因となる傷をつけずに、バンドルから１本１本のナノチューブを分離し、特定の配向を持たせて配置することが難しい。
７．単層又は２層構造のナノチューブを選択的に作製しなくてはならない。
８．広波長帯域の発光を得るために、ナノチューブのカイラリティー、あるいは直径を制御しなくてはならない。
【００２２】
一方、先に記載したように、化合物半導体などを用いる従来の小型レーザ装置では、高環境負荷や将来の材料供給難、また、発光波長ごとに材料や製法を変えなくてはならず、生産性が低く高コストという問題がある。
【００２３】
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、ナノチューブにより活性領域を構成した実用的なレーザ装置や発光素子を、生産性やコストなどの観点でより製造しやすい状態で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明に係るレーザ装置は、基板上に少なくとも活性領域を備え、この活性領域の両端に反射鏡を配した共振器を有したレーザ装置において、基板上の活性領域に活性物質として一本又は複数本のナノチューブを配し、さらにナノチューブが基板上に配置された１つ以上の支持体に支えられ、ナノチューブの少なくとも一部が基板及び支持体と接触していない状態としたものである。
【００２５】
上記レーザ装置において、活性領域の外部に配置された活性領域用の励起光源を備えるようにしてもよく、レーザ装置は電流注入法により発振するようにしてもよい。
また、上記レーザ装置において、ナノチューブは、他のナノチューブから孤立しているとよい。また、ナノチューブは、単層もしくは二層構造であればよい。また、ナノチューブがホウ素・炭素・窒素の三元素を構成元素としてこれら元素の１つ、又は元素の組み合わせによって構成されるナノチューブ、あるいはホウ素・炭素・窒素の三元素を構成元素としてこれら元素の１つ、又は元素の組み合わせによって構成されるナノチューブに原子・分子を内包し、又は化学修飾し、又はドーピングし、又はこれらを組み合わせて構成したナノチューブであってもよい。
【００２６】
また、上記レーザ装置において、ナノチューブは、カーボンナノチューブ及びボロンナイトライドナノチューブの少なくとも一方、及び、カーボンナノチューブ及びボロンナイトライドナノチューブの少なくとも一方に、原子・分子が内包された状態、化学修飾された状態、及びドーピングされた状態の少なくともいずれかの状態とされたものであってもよい。
【００２７】
上記レーザ装置おいて、反射鏡の反射面がナノチューブの円筒軸方向に平行になるように反射鏡を配置し、レーザ光の往復方向がナノチューブの円筒軸と垂直方向であればよい。また、励起光源は、励起光がナノチューブの円筒軸方向に対して垂直に照射される位置に配置されていればよい。
【００２８】
上記レーザ装置において、ナノチューブは、支持体の表面より離間する方向に延在している状態であればよい。また、上記レーザ装置において、支持体は、支持体の基板からの高さが、隣り合う支持体の間隔の１／３以上であればよい。また、支持体の一部に形成されて隣り合う支持体に向かって突出した突起構造を備えるようにしてもよい。また、上記レーザ装置において、ナノチューブは、真空、空気中、ナノチューブと反応しない液体、及びナノチューブと反応しない気体中の少なくとも１つの雰囲気中に配置されていればよい。
【００２９】
本発明のレーザ装置は、基板の上に形成された複数の支持体と、支持体に一部が支持され、基板の平面方向に延在して隣り合う支持体に架橋するナノチューブから構成された活性領域と、活性領域を挾むように配置された全反射鏡と半反射鏡などの２つの反射鏡からなる共振器と、活性領域にレーザ発振を起こすためのエネルギーを与えるエネルギー供給手段とを備え、ナノチューブの支持体に支持された支持部以外の部分は、他の構造体と離間しているものである。
【００３０】
上記レーザ装置において、エネルギー供給手段は、所定の波長の光を活性領域に照射する励起用光源であればよい。また、支持体は、基板の上に形成された複数の柱状構造体から構成され、ナノチューブは、隣り合う柱状構造体の上端部間に架橋して形成されていればよい。また、複数の円板状の基板を備え、基板は、ナノチューブの形成面の方向に積層され、積層された複数の基板により構成される円柱の側面方向に、複数の励起用光源が設けられているようにしてもよい。
【００３１】
上記レーザ装置において、支持体は、基板の上に同一の方向に延在して形成された複数の線条構造体から構成され、ナノチューブは、隣り合う線条構造体の上端部間に架橋して形成されていてもよい。この場合エネルギー供給手段は、ナノチューブに電流を注入する電流注入手段が適用できる。また、上述したレーザ装置において、反射鏡と活性領域との間に設けられた光学フィルターを備えるようにしてもよい。
【００３２】
本発明に係るレーザ装置の製造方法は、電界によって所定の方向に成長するように制御して化学気相成長法によりナノチューブを形成するようにしたものである。また、本発明に係るレーザ装置の製造方法は、基板の上に複数の支持体を形成する工程と、支持体に触媒金属粒を形成する工程と、基板を所定温度に加熱した状態で基板の表面上に炭素原料ガスを供給し、触媒金属粒を起点とし、基板の平面方向に延在して隣り合う支持体に架橋するカーボンナノチューブを成長する工程と、カーボンナノチューブが形成されている活性領域を挾むように２つの反射鏡からなる共振器を形成する工程と、活性領域にレーザ発振を起こすためのエネルギーを与えるエネルギー供給手段を形成する工程とを備え、カーボンナノチューブは、支持体に支持された支持部以外の部分は他の構造体と離間して形成するようにしたものである。
【００３３】
本発明に係る発光素子は、基板上に少なくとも活性領域を備えた発光素子において、基板上の活性領域に活性物質として一本又は複数本のナノチューブを配し、さらにナノチューブが基板上に配置された１つ以上の支持体に支えられ、ナノチューブの少なくとも一部が基板及び支持体と接触していない状態であり、電流注入法により発光するようにしたものである。
【００３４】
上記発光素子において、ナノチューブは、他のナノチューブから孤立しているとよい。また、ナノチューブは、単層もしくは二層構造であればよい。上記発光素子において、ナノチューブがホウ素・炭素・窒素の三元素を構成元素としてこれら元素の１つ、又は元素の組み合わせによって構成されるナノチューブ、あるいはホウ素・炭素・窒素の三元素を構成元素としてこれら元素の１つ、又は元素の組み合わせによって構成されるナノチューブに原子・分子を内包し、又は化学修飾し、又はドーピングし、又はこれらを組み合わせて構成したものであればよい。
【００３５】
上記発光素子において、ナノチューブは、カーボンナノチューブ及びボロンナイトライドナノチューブの少なくとも一方、及び、カーボンナノチューブ及びボロンナイトライドナノチューブの少なくとも一方に、原子・分子が内包された状態、化学修飾された状態、及びドーピングされた状態の少なくともいずれかの状態とされたものであってもよい。
【００３６】
上記発光素子において、支持体は、支持体の基板からの高さが、隣り合う支持体の間隔の１／３以上であればよい。また、支持体の一部に形成されて隣り合う支持体に向かって突出した突起構造を備えるようにしてもよい。上記発光素子において、ナノチューブは、真空、空気中、ナノチューブと反応しない液体、及びナノチューブと反応しない気体中の少なくとも１つの雰囲気中に配置されていればよい。
【００３７】
本発明の発光素子の製造方法は、基板上に少なくとも活性領域を備え、基板上の活性領域に活性物質として一本又は複数本のナノチューブを配し、さらにナノチューブが基板上に配置された１つ以上の支持体に支えられ、ナノチューブの少なくとも一部が基板及び支持体と接触していない状態であり、電流注入法により発光する発光素子の製造方法において、電界によって所定の方向に成長するように制御して化学気相成長法によりナノチューブを形成するようにしたものである。
【発明の効果】
【００３８】
以上説明したように、本発明では、例えば、隣り合う支持構造体に架橋するようにナノチューブを形成するなどのことにより、部分的に固定され一部は他の構造体から離間して形成されたナノチューブより活性領域を構成するようにした。この結果、本発明によれば、ナノチューブにより活性領域を構成した実用的な発光素子やレーザ装置が、より製造しやすい状態で実現できるようになるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
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。図１は、本発明の実施の形態におけるレーザ装置の構成例を示す構成図（ａ），平面図（ｂ），及び部分を示す斜視図（ｃ）である。図１に示すレーザ装置は、基板１０１の上に設けられたレーザ媒質構造体１０２と、レーザ媒質構造体１０２に対して励起光を照射する励起用光源１０３と、共振器を構成している全反射鏡１０４，半反射鏡１０５を備えている。励起用光源１０３は、レーザ媒質構造体１０２にレーザ発振を起こすためのエネルギーを与えるエネルギー供給手段である。
【００４０】
図１（ｂ），（ｃ）に示すように、本実施の形態におけるレーザ装置では、レーザ媒質構造体１０２を、カーボンナノチューブ１２１から構成した。基板１０１の表面には、複数の柱状の支持柱１１１が形成され、各々の支持柱１１１の上端部には、支持端１１２を備えている。支持柱１１１は、例えば直径１．５μｍ，高さ１０μｍである。
【００４１】
各支持柱１１１は、全反射鏡１０４（半反射鏡１０５）の反射面を含む平面に平行な方向に間隔１０μｍで配列され、上記平面に垂直な方向（共振方向）に間隔６０μｍで配列されている。支持端１１２は、隣り合う支持柱１１１の間隔の短い方向に伸び、先端が尖った形状となっている。カーボンナノチューブ１２１は、間隔の短い方向に隣り合う支持柱１１１の支持端１１２の間に架橋して形成されている。なお、カーボンナノチューブ１２１は、１本の単層カーボンナノチューブから構成されていてもよく、複数本の単層カーボンナノチューブから構成されていてもよい。なお、複数本の場合は、カーボンナノチューブ同士が接触せず、孤立している状態が望ましい。
【００４２】
従って、図１に示すレーザ装置では、全反射鏡１０４（半反射鏡１０５）の反射面を含む平面に、各カーボンナノチューブ１２１の延在方向が平行な状態に配置されている。言い換えると、カーボンナノチューブ１２１の延在している方向は、共振方向に垂直となっている。なお、出力光の発振光率をたためるために、カーボンナノチューブ１２１の延在している方向が、共振方向に垂直であることが望ましいが、必ずしも共振方向に垂直である必要はない。加えて、各カーボンナノチューブ１２１は、端部が支持柱１１１に固定されているが、中央の部分は、いずれの構造体にも接触することなく離間している。
【００４３】
また、支持柱１１１は、例えば、共振方向に６μｍ間隔、共振方向と垂直な方向に１μｍ間隔，高さ０．７μｍ，直径０．２μｍで配列されていてもよい。以降に説明するように、カーボンナノチューブ１２１は、より間隔の狭い支持柱１１１の間に形成されるため、共振方向に支持柱１１１の間隔をより離しておくことで、共振方向と垂直な方向に延在してカーボンナノチューブ１２１が形成されるようになる。なお、支持柱１１１の共振方向の間隔を、所望とする出力光の半波長の整数倍とし、レーザ発振が発生しやすい状態としてもよい。
【００４４】
次に、図１に示すレーザ装置の製造について説明する。まず、基板１０１として、例えば、１０ｍｍ角の石英板を用意する。次に、図２（ａ）に示すように、基板１０１の表面に、例えば、ＣＶＤ法などによりシリコンもしくは酸化シリコンを堆積して膜２０１を形成する。ついで、形成した膜２０１を公知のフォトリソグラフィー技術とエッチング技術とにより加工し、図２（ｂ）に示すように、基板１０１の上に、複数の支持柱１１１が形成された状態とする。なお、基板１０１の表面を加工し、支持柱１１１が形成された状態としてもよい。
【００４５】
次に、例えばノボラック系の樹脂などを基板１０１の上に塗布することにより、図２（ｃ）に示すように、支持柱１１１が埋め込まれるような状態に樹脂膜２０２が形成された状態とする。次に、図２（ｄ）に示すように、支持柱１１１の上面及び樹脂膜２０２の上に、例えばスパッタ法などにより、酸化シリコン膜２０３が形成された状態とする。
【００４６】
次に、酸化シリコン膜２０３を公知のフォトリソグラフィー技術とエッチング技術とにより加工し、図２（ｅ）に示すように、支持柱１１１の上端部に酸化シリコンからなる支持端１１２が形成された状態とする。ついで、支持端１１２及び樹脂膜２０２の上に、例えば真空蒸着法などにより鉄もしくはコバルトなどの触媒金属を堆積し、実効膜厚０．０６〜０．５ｎｍ程度の触媒金属膜が形成された状態とする。なお、図２には、触媒金属膜は省略している。
【００４７】
この後、アルカリ溶液や有機溶剤を用いて樹脂膜２０２を溶解除去し、図２（ｆ）に示すように、支持端１１２を備える複数の支持柱１１１が形成された状態とする。このとき、図２には示していないが、前述したように、支持端１１２の上面には、触媒金属膜が形成されている。
【００４８】
次に、よく知られた触媒ＣＶＤ法により、支持端１１２の上面に形成されている触媒金属を基点とし、カーボンナノチューブを形成する。例えば、基板１０１を、所定の熱ＣＶＤ装置の成膜室内に搬入して固定する。ついで、成膜室の内部を排気して所定の圧力にまで減圧した後、成膜室内にＡｒなどの不活性ガスを導入してパージする。Ａｒガスは、圧力が６６ｋＰａ程度となるまで導入する。
【００４９】
次に、充填されたＡｒガス中で基板１０１を加熱し、例えば７００〜１０００℃、より好ましくは９００〜１０００℃程度に加熱し、支持端１１２の上面の触媒金属膜を部分的に凝集させ、支持端１１２の上に触媒金属粒が形成された状態とする。触媒金属膜の膜厚を例えば０．０６〜０．１ｎｍ程度としておくことで、例えば直径が１〜３ｎｍ程度の複数の触媒金属粒が形成される。触媒金属粒の粒径は、触媒金属膜の膜厚により制御可能である。
【００５０】
ついで、成膜室内に例えばメタンガスなどの炭素原料ガスを導入し、加熱された基板１０１（支持端１１２）の表面に炭素原料ガスが供給された状態とする。例えば、メタンガスが３００sccmの流量で１〜５分間供給された状態とする。なお、sccmは流量の単位であり、１sccmは、０℃・１気圧の流体が１分間に１ｃｍ3流れることを示す。供給されたメタンガスは支持端１１２の上面で触媒金属の作用で熱分解され、分解により生成した炭素が触媒金属粒に溶解し、炭素が溶解した触媒金属粒よりカーボンナノチューブが成長する。
【００５１】
上述した成長条件により、例えば平均直径１．２ｎｍ程度の単層カーボンナノチューブが、他のカーボンナノチューブから孤立した状態で形成される。また、成長するカーボンナノチューブは、自己組織的に最も近い支持端１１２との間に架橋するように成長し、短い間隔で隣り合う支持端１１２の方向に架橋し、間隔の広い方向（共振方向）に隣り合う支持端１１２の間には架橋しない。また、触媒ＣＶＤ法によるカーボンナノチューブの形成で、２つの構造体間に高い確率でカーボンナノチューブを架橋させるためには、構造体の高さと間隔との関係が重要であり、所定の間隔に対してある値以上に高くしておくことで、カーボンナノチューブがより架橋しやすい状態となる。例えば、高さが間隔の１／３以上より望ましくは１／２以上としておくことがよい。構造体の間隔を開けるほど、間隔に対する高さの比を大きくするのが望ましい。
【００５２】
上述したＣＶＤ法によりカーボンナノチューブ１２１が形成された状態とした後、炭素原料ガスの供給を停止し、また、基板加熱を停止し、Ａｒガスを供給した状態で冷却する。冷却により基板の温度が室温程度となった後、成膜室の内部より、基板１０１を搬出する。なお、炭素原料ガスとして、メタンガスの他にアセチレンなどの他の炭化水素を用いるようにしてもよく、また、アルコールを気化したガスを用いるようにしてもよい。また、上述では不活性ガスとしてＡｒを用いるようにしたが、これに限るものではなく、他の希ガスを用いるようにしてもよい。また、不活性ガスの替わりに、水素ガスを用いるようにしてもよい。ただし、前述した条件以外に、各ガス毎に最適な条件がある。また、電界によって所定の方向に成長するように制御して化学気相成長法によりナノチューブを形成するようにしてもよい。
【００５３】
以上に説明したことにより、各支持柱１１１の間にカーボンナノチューブ１２１が形成されてレーザ媒質構造体１０２が形成された後、図１（ａ），（ｂ）に示すように、基板１０１と所定距離離間した箇所に、全反射鏡１０４及び半反射鏡１０５が配置された状態とする。全反射鏡１０４と半反射鏡１０５は、反射面を基板１０１の側に向け、全反射鏡１０４と半反射鏡１０５より構成される共振器の共振方向が、カーボンナノチューブ１２１の架橋している方向にほぼ垂直となるようにする。また、基板１０１の上に形成されたカーボンナノチューブ１２１に対して励起光が照射されるように、励起用光源１０３が配置された状態とする。
【００５４】
例えば、直径１．２ｎｍの半導体状態のカーボンナノチューブからは、波長１．４８μｍ程度の発光が得られる。従って、全反射鏡１０４と半反射鏡１０５による共振器は、波長１．４８μｍ程度の光に共鳴するように構成する。全反射鏡１０４は、例えば、ＺｎＯ2／ＳｉＯ2の多層膜から構成され、波長１．４８μｍの光の反射率は９９．９９％である。半反射鏡１０５は、例えば、ＺｎＯ2／ＳｉＯ2の多層膜から構成され、波長１．４８μｍの光の反射率は９０％程度である。
【００５５】
共振器を構成する反射鏡は、ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2などから選択した屈折率差の大きい組み合わせの多層膜で構成すればよい。なお、上述している波長は、真空における波長を対象となる物質の屈折率で割った管内波長と呼ばれるものである。
【００５６】
ところで、触媒金属粒の粒径など触媒金属の状態や成長温度を制御することで、カーボンナノチューブの直径を制御でき、所望とするバンドギャップエネルギーを備えたカーボンナノチューブを形成することが可能である。従って、カーボンナノチューブ１２１の直径を可変することで、波長１．４８μｍの光だけではなく、より広波長帯域の発光を得ることが可能である。
【００５７】
また、カーボンナノチューブ１２１の筒内に様々な分子を内包させることや、カーボンナノチューブ１２１に対して化学修飾や不純物の導入などを行い、また、これらを組み合わせることで、カーボンナノチューブ１２１のバンドギャップエネルギーを制御することができる。前述したように、カーボンナノチューブ１２１のバンドギャップエネルギーを変化させれば、発光波長域を変化させることができる。なお、全反射鏡１０４及び半反射鏡１０５と、レーザ媒質構造体１０２との間に、所望の波長の光のみを透過して不必要な波長の光を遮断する光学フィルターなどを配置してもよい。
【００５８】
次に、励起用光源１０３について説明する。レーザ媒質を励起する励起用光源としては、波長が０．８７μｍのＴｉ：サファイアレーザを用いることができる。なお、励起用光源としては、第２ファンホーブ特異点間のエネルギー差に相当する波長を持った光が望ましい。この波長の光はカーボンナノチューブに共鳴的に吸収され、吸収効率が大幅に向上する。
【００５９】
レーザ媒質を構成するカーボンナノチューブに吸収された光は、価電子帯にある第２ファンホーブ特異点近傍の準位にある電子を励起する。励起された電子は、ホールを残し、伝導帯にある第２ファンホーブ特異点近傍の準位に遷移する。励起によって新しく生成された電子とホールとは、結晶格子や他の電子・ホールとの相互作用により励起状態が緩和し、各々価電子帯と伝導帯にある第１ファンホーブ特異点近傍の準位に遷移する。
【００６０】
各々が遷移する過程で、電子が価電子帯に戻る際、ホールと再結合してバンドギャップ幅に対応した波長の光を発し、基底状態に戻る。基底状態に戻ったときに光を照射すると、再び電子が励起されるようになる。これらの一連のサイクルを、レーザ媒質の外部に構成した共振器内部で繰り返すことにより反転分布が形成され、レーザ発振する。
【００６１】
非特許文献４によれば、出力光のエネルギーに相当する第１ファンホーブ特異点間のエネルギーに対する、励起光のエネルギーに相当する第２ファンホーブ特異点間のエネルギーの比は、およそ１．７である。従って、光励起の発振のためには、出力光のエネルギーの１．７倍前後のエネルギーの光が励起用光源より得られればよい。励起用光源としては、ハロゲンランプ、ＹＡＧレーザ、アレキサンドライトレーザ、ＨｅＮｅレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザなどを用いることができる。ただし、１．７倍という値はあくまで目安であり、発光波長毎に最適化をした方がよい。
【００６２】
ところで、上述では、レーザ媒質にカーボンナノチューブを用いる例を説明したが、これに限るものではなく、例えば、ボロンナイトライドナノチューブや、炭素と窒素とホウ素から構成されたナノチューブ（ＢＣＮナノチューブ）などの他のナノチューブを用いても同様である。
【００６３】
例えば、ボロンナイトライドナノチューブは、バンドエネルギーのギャップ幅が、チューブの直径に比例して変化する半導体ナノチューブである。また、カイラリティー（螺旋度）により、光学遷移が直接型あるいは間接型に分かれる。本発明においては、成長時の直径とカイラリティーの制御、原子や分子をナノチューブの内部空間へ内包、もしくは化学修飾、もしくはドーピング、もしくはこれらの手法の組み合わせによってバンド変調を行い、特定のバンドギャップを持つ直接遷移型半導体のボロンナイトライドナノチューブを選択的に作製すればよい。
【００６４】
また、単層ナノチューブに限らず、２層のナノチューブでも同様に適用可能である。単層構造と２層構造とは、成長条件を変えることによって作り分けることが可能である。ただし、２層とも半導体のナノチューブであることが望ましい。
また、ナノチューブを配置する雰囲気は、ナノチューブの劣化を防止するために、真空又は化学的に不活性であって光の発振を妨げない気体もしくは液体媒質が望ましい。ナノチューブの光学特性を向上させるガスや液体が、雰囲気に存在していてもよい。なお、基板１０１に適用可能な材料としては、ＣＶＤ法による成長に利用できるＳｉ，ＳｉＯ2（溶融石英を含む），Ａｌ2Ｏ3などを用いることが可能である。また、例えば、市販されているＳｉＣ基板やＺｎＯ基板などの半導体基板も使用可能である。また、ＧａＡｓなどの化合物半導体基板も使用可能である。ただし、ナノチューブの成長条件は、使用する基板毎に最適化をした方がよい。
【００６５】
雰囲気を特定の媒質あるいは真空にする場合は、上記のように作製した基板（レーザ媒質）を一個あるいは複数個用意し、出力光も入力光も減衰させない石英のような材料で構成した容器に収容し、容器の内部を所望の媒質あるいは真空にした後で容器を封止し、封止した容器の全体をレーザ媒質として用いればよい。
【００６６】
ただし、共振器やナノチューブの配置などの屈折率に敏感な要素には、雰囲気の変化に対する調整が必要となる。なお、ナノチューブが安定であり劣化しない条件であれば、レーザ媒質であるナノチューブの雰囲気が、空気（大気）であってもよい。
【００６７】
次に、本発明の実施の形態における他のレーザ装置について説明する。図３は、本実施の形態におけるレーザ装置の構成例を示す平面図（ａ），及び部分を拡大して示す斜視図（ｂ）である。図３に示すレーザ装置は、基板３０１の上に配列された複数の線条３１１と、隣り合う線条３１１の間に架橋して形成された複数のカーボンナノチューブ３２１とにより、レーザ媒質３０２を構成するようにしたものである。
【００６８】
各線条３１１は、全反射鏡３０４と半反射鏡３０５とにより構成される共振器の共振方向に平行に配列されている。従って、カーボンナノチューブ３２１は、共振方向に対してほぼ垂直な方向に架橋して配置されている。また、図３のレーザ装置においても、各カーボンナノチューブ３２１は、端部が線上３１１に固定されているが、中央の部分は、いずれの構造体にも接触することなく離間している。なお、図３では、励起用の光源を省略しているが、図示しない他の構成は、図１に示したレーザ装置と同様である。
【００６９】
基板３０１は、例えば、１０ｍｍ角の石英基板である。例えば、幅０．２μｍ、高さ０．７μｍの線条３１１が、間隔１μｍで基板３０１の上に配列されていればよい。線条３１１の上面に触媒金属の薄い膜を形成した後、前述した触媒ＣＶＤ法によりカーボンナノチューブを形成することで、図１に示したレーザ装置と同様の複数のカーボンナノチューブ３２１が、隣り合う線条３１１の間に架橋して形成される。
【００７０】
また、幅１．５μｍ、高さ１０μｍの線条３１１が、間隔１０μｍで基板３０１の上に配列されているようにしてもよい。線条３１１を用いることで、支持柱１１１を用いる場合に比較して、より高密度にカーボンナノチューブ３２１が配置された状態が得られる。ただし、カーボンナノチューブは、他のカーボンナノチューブから孤立している必要がある。
【００７１】
ところで、線条３１１の上面の、隣り合う線条３１１を向く端辺に、隣の線条３１１の方向に突出する先端部の尖った構造体を設けるようにしてもよい。これは、支持端１１２と同様の構造体であればよい。突出する構造体を複数設けることで、支持中１１１を用いた場合と同程度の精度で、カーボンナノチューブの成長位置を制御できる。また、複数の突出する構造体を利用し、構造体を出力光の半波長の整数倍の間隔で配置し、レーザの発振がより容易に起こるようにしてもよい。
【００７２】
また、隣り合う線条３１１の方向に電場を印加した状態で、カーボンナノチューブを成長させることで、カーボンナノチューブ３２１の軸方向を電場方向に整列させて成長させることが可能である。
【００７３】
次に、本発明の実施の形態における他のレーザ装置について説明する。図４は、本実施の形態におけるレーザ装置の構成例を示す斜視図（ａ），及び部分を拡大して示す斜視図（ｂ），（ｃ），（ｄ）である。図４に示すレーザ装置は、複数のレーザ媒質３０２（図３）を用いたものである。図４に示すレーザ装置では、２つの基板３０１をレーザ媒質３０２の形成されていない裏面同士で貼り合わせてユニットを構成し、４つのユニットを四角柱の各々の側面の位置となるように配置している。また、各ユニットに対して、各々励起用光源３０３を設けている。基板３０１の両面にレーザ媒質３０２を形成し、上記ユニットの換わりに用いるようにしてもよい。なお、励起用光源３０３は、図１，３に示したレーザ装置と同様である。
【００７４】
図４に示すレーザ装置においても、線条３１１の延在方向が、全反射鏡３０４と半反射鏡３０５とから構成される共振器の共振方向となるように、レーザ媒質３０２（基板３０１）が配置された状態とする。なお、図４の基板３０１の配置と同様に、四角柱の各側面の位置に、図４（ｂ）〜（ｄ）で示したユニットを配置し、配置したユニットに、前述したように複数の基板３０１（レーザ媒質３０２）が配置されているようにしてもよい。また、ユニットの配置形状は、直方体（四角柱）に限るものではなく、例えば、六角柱の状態でもよい。この場合、６個の光源が必要となる。
【００７５】
次に、本発明の実施の形態における他のレーザ装置について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、本実施の形態におけるレーザ装置の構成例を示す斜視図（ａ），（ｂ）、及び部分を拡大して示す（ｃ）である。また、図６は、図５（ｃ）の部分を拡大して示す斜視図である。図５，６に示すレーザ装置は、複数の円形基板５０１より構成された円柱状のレーザ媒質部５５２と、レーザ媒質部５５２を取り囲むように配置された複数の励起用光源５０３と、共振器を構成する全反射鏡５０４，半反射鏡５０５とを備えるようにしたものである。
【００７６】
円形基板５０１は、図５（ｃ）に示すように、例えば直径１０ｍｍ程度の石英からなる円板であり、円形基板５０１の表面には、例えば３μｍの間隔で高さ３μｍ直径１μｍ程度の複数の支持柱５１１が配置され、支持柱５１１の間に架橋するカーボンナノチューブ５２１が設けられている。
【００７７】
また、図６により詳細に示すように、支持柱５１１は、上端部に支持端５１２を備え、隣り合う支持柱５１１の対向配置されている支持端５１２の間に、カーボンナノチューブ５２１が架橋している。従って、図５，６のレーザ装置においても、カーボンナノチューブ５２１は、端部が支持柱５１１に固定されているが、中央の部分は、いずれの構造体にも接触することなく離間している。
【００７８】
支持柱５１１の上端部に設けられている支持端５１２は、図１（ｃ）に示した支持端１１２と同様であり、先の尖った構造が突出した形状になっており、尖った先端部分は隣り合った支持柱５１１に向かって伸びている。また、支持端５１２の間に架橋するカーボンナノチューブ５２１は、図１に示したカーボンナノチューブ１２１と同様にして製造することができる。
【００７９】
上述した構成とした複数の円形基板５０１を重ねるように配置して、レーザ媒質部５５２が構成されている。図５に示すレーザ装置によれば、共振方向に垂直な方向にカーボンナノチューブ５２１が形成されている。また、複数の励起用光源５０３は、円柱状のレーザ媒質部５５２の側面を囲う周囲に、円柱の軸方向に対して垂直な平面の上に配置され、全方位に渡って一定の角度間隔で配置されている。なお、励起用光源５０３の個数や配置間隔は、支持柱５１１の配置状態によって適宜設定する。
【００８０】
いずれのカーボンナノチューブ５２１に対しても、カーボンナノチューブの軸方向と垂直になるように、励起用光源５０３からの励起光が照射されるように、励起用光源５０３を配置すればよい。図５に示す構成においては、６個以上の励起用光源を用いることが望ましい。また、カーボンナノチューブ５２１の軸方向と励起光の照射角度のずれを考慮すると、１２個以上の励起用光源５０３を配置するのがさらに望ましい。
【００８１】
励起用光源５０３の種類・波長は、図１に示したレーザ装置と同様である。励起光を側面から照射し、レーザ媒質から放出される光を共振器の間を往復させてレーザ発振させる。なお、支持柱５１１は、等間隔で配置してあればよく、三角格子状に配列されている必要はない。
【００８２】
次に、本発明の実施の形態における他のレーザ装置について、図７，８を用いて説明する。図７は、本実施の形態におけるレーザ装置の部分的な構成を示す平面図（ａ），及び断面図（ｂ）である。また、図８は、本実施の形態のレーザ装置の構成を示す斜視図である。図７，８に示すレーザ装置は、電極７３１，７３２により電流を注入することで、複数のカーボンナノチューブ７２１より構成された活性領域（レーザ媒質）７０２によりレーザ発振を行うようにした、電流注入型のレーザ装置である。
【００８３】
図７に示すレーザ装置は、例えば、平面視５ｍｍ角の石英基板７０１の上に、ゲート電極７１３を備え、ゲート電極７１３の上に、複数組の線条７１１，７１２から構成された支持構造体７１４を備える。１組の線条７１１と線条７１２とは、間隔２．５μｍ，各々の幅１μｍ，高さ２μｍに形成され、隣り合う組の間隔は１５μｍに形成されている。図７、８では、３組の線条７１１，７１２を備えた構成について示している。
【００８４】
また、線条７１１の上には電極７３２が形成され、線条７１２の上には電極７３１が形成されている。各電極７３１は、共通の電極パッド７４１に接続し、各電極７３２は、共通の電極パッド７４２に接続している。支持構造体７１４は、例えば酸化シリコンから構成され、線条７１１，７１２の部分に、これら線条を構成するための溝を備える。また、支持構造体７１４の凹部７５１の底部に電極パッド７４１が設けられ、凹部７５２の底部に電極パッド７４２が設けられている。
【００８５】
従って、電極パッド７４１，７４２が設けられている平面と、カーボンナノチューブ７２１が設けられている平面とは、異なっている。支持構造体７１４のカーボンナノチューブ７２１が配置されている電極７３１，７３２の形成面を上面とすると、電極パッド７４１，７４２が形成されている凹部７５１，７５２の底面は、支持構造体７１４の上面より下に配置している。また、線条７１１，７１２の延在方向の支持構造体７１４の延長線上に、全反射鏡７０４と半反射鏡７０５とを備え、全反射鏡７０４，半反射鏡７０５により共振器が構成されている。
【００８６】
上述したように、電極パッド７４１，７４２は、凹部７５１，７５２の底部に設けられているので、カーボンナノチューブ７２１からなる活性領域７０２からの光は、共振器の間を往復するが、この状態を、電極パッド７４１，７４２が阻害することがない。
【００８７】
図７，８に示すレーザ装置では、電極７３１，７３２、電極パッド７４１，７４２、ゲート電極７１３、及び図示しない電源などから、活性領域７０２を構成するカーボンナノチューブ７２１に電流を注入する電流注入手段が構成されている。従って、図７，８に示すレーザ装置では、上記電流注入手段により、レーザ発振を起こすためのエネルギーを活性領域７０２に与える、エネルギー供給手段が構成されている。
【００８８】
図７，８に示すレーザ装置は、ゲート電極７１３に所定の電圧のゲート電圧を印加した状態で、電極パッド７４１と電極パッド７４２との間にゲート電圧の倍程度の所定の電圧を印加することで、カーボンナノチューブ７２１に電子とホールとが注入された状態とすることができる。カーボンナノチューブ７２１に電子とホールとが注入できれば、これらの再結合発光過程を利用し、レーザ発振が得られる。
【００８９】
以下、製造方法について、簡単に説明する。まず、石英基板７０１の上に、例えば、電子ビーム蒸着装置を用いて、膜厚５０ｎｍのチタン膜と膜厚２００ｎｍの金膜と膜厚５０ｎｍのチタン膜とを順位蒸着し、これらでゲート電極７１３が形成された状態とする。ゲート電極７１３は、タングステン、白金、モリブデンなどの高融点金属から構成してもよい。また、シリコン基板を用い、高濃度に不純物を導入したシリコン層により、基板全体を電極としたバックゲート構造としてもよい。次に、ゲート電極７１３の上に、例えば、ＣＶＤ法やスパッタ法によりＳｉＯ2を膜厚３μｍ程度堆積して酸化膜が形成された状態とする。ついで、形成した酸化膜を、公知のフォトリソグラフィー技術とエッチング技術とにより加工し、図８に示すように、ゲート電極７１３の一部が露出した状態とする。
【００９０】
ついで、残っている酸化膜を、公知のフォトリソグラフィー技術とエッチング技術とにより微細加工し、線条７１１，７１２が形成された状態とする。
また、電極パッド７４１，７４２を形成するための、凹部７５１，７５２が形成された状態とする。凹部７５１，７５２は、深さ２μｍ程度に形成する。
【００９１】
ついで、前述した触媒ＣＶＤ法と同様にすることで、線条７１１，７１２に渡って架橋する複数のカーボンナノチューブ７２１が形成された状態とする。従って、図７，８に示すレーザ装置においても、カーボンナノチューブ７２１は、端部が線条７１１，７１２に固定されているが、中央の部分は、いずれの構造体にも接触することなく離間している。
【００９２】
カーボンナノチューブ７２１が形成された後、よく知られたリフトオフ法により、電極７３１，７３２及び電極パッド７４１，７４２が形成された状態とする。これらは、膜厚５ｎｍ程度のタングステン膜と、膜厚２５ｎｍの白金膜とから構成すればよい。タングステンや白金は、通常の蒸着法を用いればよい。電極は、膜厚５ｎｍ程度のチタン膜と膜厚２５ｎｍ程度の金膜とによる多層構造であってもよい。また、電極は、膜厚５０ｎｍ程度の金膜から構成されていてもよい。各電極及び電極パッドは、励起あるいは発光を妨げないために、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明電極材料から構成してもよい。
【００９３】
また、これらの金属は、収束した電子線を照射して有機金属ガスを分解し、分解により生成した金属を目的の部位に蒸着する電子線誘起蒸着法を用いても良い。この技術において、タングステンを蒸着する場合は、有機金属としてタングステンカルボニルを用いればよい。上述した電極を形成した後、カーボンナノチューブ７２１との電気的接触を改善するために、所定の温度による数分間程度のアニール処理を行うようにしてもよい。
【００９４】
また、図９に示すように、石英基板９０１の上にゲート電極９１３を介して配置される支持構造体９１４に、凹部９５１を設け、凹部９５１の内部に活性領域９０２を構成する活性構造体９１４ａを備えるようにしてもよい。活性構造体９１４ａの上面に、複数のカーボンナノチューブ９２１より構成された活性領域９０２及び電極９３１，９３２を備える。活性構造体９１４ａの上面は、支持構造体９１４の上面より、ゲート電極９１３側に数百ｎｍ〜数μｍ低い（深い）位置に配置されている。
【００９５】
また、凹部９５１の内部において、活性構造体９１４ａを挟むように、活性構造体９１４ａの上面より低い部分が設けられ、低い部分に電極パッド９４１，９４２が形成されている。カーボンナノチューブ９２１が形成されている領域は、図７，８に示したレーザ装置と同様である。
【００９６】
図９に示すレーザ装置は、カーボンナノチューブ９２１の円筒軸方向に垂直な方向の、支持構造体９１４における２つの側面に、全反射鏡９０４と半反射鏡９０５とが形成されているようにしたものである。全反射鏡９０４と半反射鏡９０５とによる共振器の共振方向は、カーボンナノチューブ９２１の上記軸方向に垂直である。全反射鏡９０４，半反射鏡９０５は、前述した誘電体多層膜により構成することができる。なお、図９に示すレーザ装置においては、発振するレーザの波長に合わせて、適当な共振器長となるように、支持構造体９１４の寸法を調整する必要がある。
【００９７】
図９に示すレーザ装置は、ゲート電極９１３に所定の電圧のゲート電圧を印加した状態で、電極パッド９４１と電極パッド９４２との間にゲート電圧の倍程度の所定の電圧を印加することで、カーボンナノチューブ９２１に電子とホールとが注入された状態とすることができる。カーボンナノチューブ９２１に電子とホールとが注入できれば、これらの再結合発光過程を利用し、レーザ発振が得られる。
【００９８】
上述した本発明の実施の形態におけるレーザ装置は、いずれの構造体にも接触することなく離間しており、他のカーボンナノチューブから孤立した複数のカーボンナノチューブから構成されているので、非特許文献６に示された構成に比較し、より高い効率で光を発生させることが可能となり、レーザの出力をより高くできる。また、活性領域７０２や活性領域９０２の上部に励起用光源を設け、光励起によりレーザの発振を行うようにしてもよい。
【００９９】
また、共振器を用いず、全反射鏡７０４と半反射鏡７０５以外は図７，８に示すレーザ装置と同様の構成とすることで、活性領域７０２より発光する光を利用する発光素子として用いることができる。
【０１００】
また、ナノチューブは、基板の平面に平行な状態に架橋している必要はなく、例えば、支持柱の上端部と基板との間に斜めに配置されたナノチューブや、隣り合う支持柱の中央部の間に架橋するナノチューブや、支持体に一端のみが支持されたナノチューブや、支持体に中央部分が支持されて両端部が他の構造体から離間しているナノチューブなど、部分的に固定され一部は他の構造体から離間して形成されたナノチューブより活性領域が構成されていればよい。
【０１０１】
以上に説明したように、本発明は、まず、レーザ装置に、少なくとも一部が基板と接触していない状態であり、かつ、他のナノチューブから孤立しているナノチューブの一本、もしくは複数本を用いることを第一の特徴としている。少なくとも一部が基板と接触していないナノチューブとして、例えば、架橋状態のナノチューブを用いる理由は、第一に優れた発光特性を示すからであるが、これ以上に、レーザ装置を構成する用途に最適であるからである。最適である理由としては、レーザ装置にミセル化（界面活性剤で周りを包むこと）したナノチューブや絶縁層に包まれたナノチューブＦＥＴを用いた場合に、様々な問題が生じるからである。
【０１０２】
ミセル化したナノチューブを用いた場合の問題点の第一は、ミセル化してナノチューブをバンドルから一本ずつに分離する際に用いる超音波攪拌や遠心分離によって、場合によっては、ナノチューブが傷つくことである。欠陥や傷はナノチューブの光学特性の劣化の原因となる。このため、高品質レーザを作るためには、欠陥や傷の少ないナノチューブを使う必要があるが、ミセル化して一本ずつに分離したチューブではこの条件を満たせない。また、第二の問題点としては、ミセル化したことによって裸のナノチューブよりも光学特性が落ちる可能性が大きいことである。これに対して、架橋したナノチューブであれば、ナノチューブ成長法を利用することにより、欠陥や傷の少ない裸のナノチューブを配置することが可能である。
【０１０３】
非特許文献６のようなＦＥＴ構造を採用した場合の問題点は、構造上、キャップ層に埋め込む構造になるので、フォトルミネッセンスの場合に基板と接触しているナノチューブの発光効率が著しく下がった様に、電流注入の場合においても発光効率が落ちる可能性がある点である。また、埋め込まれた構造では光励起による発光は起こらず、電流注入のみの発光に限定されてしまう。その点、架橋したナノチューブでは、高い発光効率を維持できる上、光励起と電流注入の二つの発光方法を利用することができるという利点がある。しかし、架橋したナノチューブを用いるだけではレーザ装置は実現できない。レーザ装置を作製するためにはさらなる工夫が必要である。
【０１０４】
本発明における第二の特徴は、共振器を構成している鏡の配置と励起用光源の配置とナノチューブ軸（以下、軸と記述した場合はナノチューブの円筒軸を指す）の関係である。実験によれば、出力光の電界成分の偏光方向はチューブ軸と平行である。このため、出力光はチューブ軸と垂直方向に最も強く放出される。また励起光も電界成分の偏光方向がチューブ軸と平行であったときに最も強く吸収される。このため、チューブ軸に対して垂直に励起光を入れることが可能な基板外部の位置に励起用光源を配置し、チューブ軸と平行に配置した鏡を用いて、軸方向と垂直に出力光を往復させれば、最も効率よく発振させることができる。さらに、励起用光源や共振器用の鏡だけではなくナノチューブに関しても、ナノチューブの軸方向を揃えて、高密度に配置する必要が出てくる。このためには、チューブを架橋させる支持体を、励起用光源や共振器用の鏡の配置にあわせて設計しておけばよい。
【０１０５】
本発明における第三の特徴は、成長法と孤立した架橋ナノチューブの形成、及び径制御を結びつけたことである。化学気相成長（以下、ＣＶＤと記す）法を用いれば、架橋ナノチューブを自己組織的に作製できる。また成長条件の精密な制御により、孤立した単層構造のナノチューブを選択的に作製できるのに加え、チューブ径、すなわち出力光の波長の制御も可能となる。発明者らは、詳細な検討と精密な実験とにより、上記の成長制御法を確立した。上記のような成長制御法を取り入れて、チューブ数の密度や軸の方向等、発光させる上で重要な要素を最適にするように設計した支持体間にナノチューブを成長させれば、孤立した、所望のチューブ径の架橋ナノチューブを所望の場所に作製することが可能であるので、レーザ装置又は発光素子の作製を非常に簡単に行うことができる。
【０１０６】
本発明における第四の特徴は、高収率で架橋させることを目的として工夫した、チューブを架橋させる支持体の形状にある。発明者らは、支持体の基板からの高さに対する、最近接支持体間間隔の比（アスペクト比）に着目し、これに工夫を凝らした。また、ナノチューブが、最も近い支持体に向かって成長しやすいように、支持体の一部に最も近い支持体に向かって突出した突起状構造を形成するといった工夫を施した。
【０１０７】
本発明における第五の特徴は、ナノチューブを配置する雰囲気に工夫を加えたことである。ナノチューブは文献２にあるように反応性が弱い物質ではあるが、時間が経過するに従い徐々に、周囲の物質と化学反応して傷や欠陥が生じ、その光学特性が劣化する。それゆえ、ナノチューブの劣化を防ぐため、その雰囲気に真空、あるいは、ナノチューブと反応しない液体又はガスを用いている。ナノチューブの種類によっては、空気中に長期間配置していても安定である場合があるが、この場合は雰囲気を空気のままにしておいてもよいし、発光特性を向上させる液体又はガスを用いることもできる。以上のように、発明者らは様々な創意工夫を施し、初めてナノチューブレーザを完成させるに至った。
【０１０８】
次に、本発明の実施の形態における他のレーザ装置について説明する。図１０は、本発明の実施の形態における他のレーザ装置の構成例を示す斜視図である。図１０に示すレーザ装置は、基板１００１の上に設けられた支持台（支持体）１００２，支持台１００２の上に配置された触媒金属層１００３、触媒金属層１００３の上に形成され、一端が触媒金属層１００３に接触して固定され、他端が触媒金属層１００３（支持台１００２）より離間した状態のカーボンナノチューブ１００４よりレーザ媒質構造体を構成したものである。カーボンナノチューブ１００４は、支持体となる支持台１００２の表面より離間する方向に延在している。支持台１００２と基板１００１とは同一の場合もある。
【０１０９】
なお、上記構成のレーザ媒質構造体の側方に励起用光源１０３が配置され、共振器を構成する全反射鏡１０４，半反射鏡１０５は、励起用光源１０３とは異なる側面に対向配置されている。図１０に示すレーザ装置によれば、レーザ媒質構造体の側方よりカーボンナノチューブ１００４に対して励起光が照射され、出力光が上記構成とされた共振器により増幅されてレーザ発振がなされるようにしたものである。
【０１１０】
例えば、１０ｍｍ角，厚さ１ｍｍの石英基板を用意し、用意した石英基板を公知のリソグラフィー技術とエッチング技術とにより、中央部の例えば５ｍｍ角の領域だけ残して周囲をエッチングし、周囲が中央部より低くなっている状態とする。低くした周囲の厚さは、例えば０．５ｍｍ程度とすればよい。低くした周囲の部分が基板１００１に対応し、周囲より高い中央部分が、支持台１００２に対応している。このように支持台１００２の部分を周囲より高くしておくことで、支持台１００２の上に配置されるカーボンナノチューブ１００４から構成される活性領域への励起、及び活性領域からの発光が妨げられないようにし、レーザ発振が容易に行われるようにしている。
【０１１１】
上述したようにすることで支持台１００２が形成されたら、次に、公知のリソグラフィー技術を用い、中央部の一部の領域が開口するレジストパターンが形成された状態とする。ついで、形成されたレジストパターンの上より、たとえば真空蒸着法などによりコバルトなどの触媒金属を堆積し、膜厚０．１ｎｍ程度に触媒金属膜が形成された状態とする。この後、レジストパターンを除去することで、支持台１００２の上に触媒金属層１００３が形成された状態とする。
【０１１２】
次に、よく知られた触媒ＣＶＤ法により、形成された触媒金属層１００３を基点としてカーボンナノチューブ１００４が形成された状態とする。以下、触媒ＣＶＤ法によるカーボンナノチューブ１００４の形成について、より詳細に説明する。はじめに、炭素供給源としてメタンを用いた場合について説明する。まず、基板１００１を所定の処理装置の処理室内に搬入し、処理室内をアルゴンガス雰囲気（圧力６６ｋＰａ程度）の状態とし、ここにアルゴンガスが流量３００sccmで流されている状態とする。この状態で、基板温度が１０００℃程度にされた状態とする。基板温度は、９００〜１１００℃の範囲とすればよい。この加熱により、触媒金属層１００３においては、複数の触媒金属粒が形成された状態となる。初期の段階で触媒金属層１００３が例えば０．０６〜０．１ｎｍ程度の膜に形成されていれば、上記加熱により、例えば直径が１〜６ｎｍ程度の複数の触媒金属粒が形成される。
【０１１３】
ついで、処理室内に供給しているアルゴンガスをメタンからなる炭素原料ガスに置換し、加熱されている触媒金属層１００３に炭素原料ガスが供給された状態とする。このことにより、触媒金属層１００３（触媒金属粒）に炭素が溶け込み、炭素が溶けた触媒金属粒よりカーボンナノチューブが成長する。この成長により、分布が２〜５ｎｍ程度の範囲内で平均直径が３ｎｍ程度の単層カーボンナノチューブが、各々孤立した状態で空中に延在して形成される。また、形成されるカーボンナノチューブは、長さ分布が数１０〜数１００ｎｍの範囲内で平均長さが１００ｎｍ程度となる。また、形成面に対して略法線方向に直立して成長した状態のカーボンナノチューブの割合が最も多く、ほとんどのカーボンナノチューブが、形成面に対して９０°〜６０°の範囲の方向に形成された状態となる。
【０１１４】
次に、炭素供給源としてエタノールを用いた場合について説明する。まず、基板１００１を所定の処理装置の処理室内に搬入し、処理室内をアルゴンガス雰囲気（圧力１２０ｋＰａ程度）の状態とし、ここにアルゴンガスが流量３００sccmで流されている状態とする。この状態で、基板温度が８００℃程度にされた状態とする。基板温度は、６００〜８５０℃の範囲とすればよい。ついで、基板温度が８００℃に達してからアルゴンガスの供給を止め、真空ポンプにより雰囲気のアルゴンガスが排気された状態とする。上記加熱により、例えば粒径０．５〜５ｎｍ程度の複数の触媒金属粒が形成される。
【０１１５】
この排気により、処理室内の圧力が処理室内と真空ポンプとによって定まる到達圧力にまで達した後、エタノールを例えば３００sccm流し、排気速度の調整により、処理室内の圧力が、例えば５３３Ｐａ前後となるように制御する。圧力は、エタノールの流量と排気速度との調整により、処理室内の圧力が例えば１３３〜１３３０Ｐａ程度となるようにすればよい。このように圧力が制御された状態において、エタノールからなる炭素原料ガスが、加熱されている触媒金属層１００３に供給された状態とする。このことにより、触媒金属層１００３（触媒金属粒）に炭素が溶け込み、炭素が溶けた触媒金属粒よりカーボンナノチューブが成長する。
【０１１６】
この成長により、直径が１〜３ｎｍ程度の単層カーボンナノチューブが、各々孤立した状態で空中に延在して形成される。エタノールを用いたことにより、直径１ｎｍ前後の細いカーボンナノチューブが形成されるようになる。また、形成されるカーボンナノチューブは、長さ分布が数１０〜１００ｎｍ程度となる。また、形成面に対して略法線方向に直立して成長した状態のカーボンナノチューブの割合が最も多く、ほとんどのカーボンナノチューブが、形成面に対して９０°〜６０°の範囲の方向に形成された状態となる。
【０１１７】
上述したように形成したカーボンナノチューブ１００４は、前述したように、一端が触媒金属層１００３に接触して固定され、他端が触媒金属層１００３（支持台１００２）より上方に離間した状態に形成され、また、各々孤立した状態で空中に延在して形成されている。このため、大多数がバンドルを構成しており、孤立しているナノチューブが少ない、文献（Kenji Hata, et al.,"Water-Assisted Highly Efficient Synthesis of Impurity-Free Single-Walled Cabon Nanotyubes", Science, Vol.306, pp.1362-1363, 19 NOVEMBER 2004.）の方法で成長したナノチューブに比較し、発光に寄与するナノチューブが多いため発光効率が高い。
【０１１８】
上述のように、カーボンナノチューブ１００４を形成し、基板１００１が冷却された状態とした後、処理室より搬出する。搬出した基板１００１の側方に、例えば対向配置する状態で２つの励起用光源１０３が配置された状態とする。励起光は、基板１００１（支持台１００２）の表面に対して平行に入射し、カーボンナノチューブ１００４の軸に対して垂直に照射される状態が望ましい。励起光は、前述したように、ナノチューブの直径及びカイラリティに応じた、伝導帯と価電子帯にある第２ファンホーブ特異点間のエネルギーを有する励起光が望ましい。
【０１１９】
上述したように２つの励起用光源１０３を配置したら、基板１００１の別の側方に、対向した状態に全反射鏡１０４，半反射鏡１０５が配置された状態とし、カーボンナノチューブ１００４の発光波長の光に共鳴するように共振器が構成された状態とする。出力光は、図１に示すレーザ装置と同様に、カーボンナノチューブ１００４の軸と垂直な方向に往復させて共振させる状態とすることが望ましい。従って、基板１００１（支持台１００２）の表面に対して平行な方向に共振させるように、全反射鏡１０４及び半反射鏡１０５が配置されているようにすればよい。上述したようにレーザ装置を構成することで、発振光率が高まるので、十分な発振出力が得られるのであれば、空中に延在して存在しているナノチューブの一部がバンドルを構成していてもよい。また、カーボンナノチューブは１本であってもよい。
【０１２０】
また、図１１に示すように、平面視円形の基板１１０１の上に設けられた平面視円形の支持台１１０２を用い、支持体１１０２の上に配置された触媒金属層１１０３の上に、一端が触媒金属層１１０３に接触して固定され、他端が触媒金属層１１０３（支持台１１０２）より上方に離間した状態のカーボンナノチューブ１１０４が形成されているようにしてもよい。このように、円板状の基板１１０１を用いることで、励起用光源１１０５を例えば平面視６０°おきに配置することで、発振効率を高めることが可能となり、また、全反射鏡１１０６と半反射鏡１１０７とからなる共振器も、例えば平面視６０°おきに配置することで、複数の方向からの出力を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の実施の形態におけるレーザ装置の構成例を示す構成図（ａ），平面図（ｂ），及び部分を示す斜視図（ｃ）である。
【図２】図１に示すレーザ装置の製造方法例を部分的に示す工程図である。
【図３】本発明の実施の形態における他のレーザ装置の構成例を示す平面図（ａ），及び部分を拡大して示す斜視図（ｂ）である。
【図４】本発明の実施の形態における他のレーザ装置の構成例を示す斜視図（ａ），及び部分を拡大して示す斜視図（ｂ），（ｃ），（ｄ）である。
【図５】本発明の実施の形態における他のレーザ装置の構成例を示す斜視図（ａ），（ｂ）、及び部分を拡大して示す斜視図（ｃ）である。
【図６】図５（ｃ）の部分を拡大して示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態における他のレーザ装置の部分的な構成を示す平面図（ａ），及び断面図（ｂ）である。
【図８】本発明の実施の形態における他のレーザ装置の構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態における他のレーザ装置の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態における他のレーザ装置の構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態における他のレーザ装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１０１…基板、１０２…レーザ媒質構造体、１０３…励起用光源、１０４…全反射鏡、１０５…半反射鏡、１１１…支持柱、１１２…支持端、１２１…カーボンナノチューブ。
【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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【図７】
2005322897.tif 000009
【図８】
2005322897.tif 000010
【図９】
2005322897.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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