(57)【要約】【課題】細長いナノ構造体、例えば、ナノワイヤに基づく波長センシティブ検出器を提供する。【解決手段】細長いナノ構造体は、共通基板に平行であると共に、少なくとも、複数の平行な細長いナノ構造体の第１ユニットと第１ユニットに組分けされる。細長いナノ構造体は、第１電極と第２電極の間に位置決めされると共に、第１電極と第２電極は、夫々、基板の平面に対して大略垂直な第１平面と第２平面内に位置することにより、同じフォトコンダクタユニット内の全ての細長いナノ構造体は、同じ２個の電極によって当接される。フォトコンダクタユニットから電気信号を読出すために、回路が追加される。細長いナノ構造体を形成する材料が異なったり、細長いナノ構造体の直径が異なるため、各ユニット内の細長いナノ構造体の状態の電子密度は異なる。従って、特定波長情報がその装置で導出できるように、細長いナノ構造体の各ユニットは、入射光子に対して異なる応答をする。【選択図】図１
2007043150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットを備える波長センシティブ検出器において、
第１フォトコンダクタユニットの平面と第２フォトコンダクタユニットの平面が、互いに大略平行であると共に、基板の平面に対して大略垂直であり、又、各フォトコンダクタユニットは、第１長手方向及び第１長手方向に平行な第１平面内に位置する第１側壁を有する第１電極と、第２長手方向及び第２長手方向に平行な第２平面内に位置する第２側壁を有する第２電極とを備え、更に、第１フォトコンダクタユニットは、第１フォトコンダクタユニットの第１電極と第２電極の間に配置された複数の第１型の細長いナノ構造体を備え、且つ、第１型の細長いナノ構造体の各々は長手軸心を有し、又、第１型の細長いナノ構造体の長手軸心は、互いに大略平行であると共に、第１フォトコンダクタユニットの第１電極の平面と第２電極の平面に対して大略垂直である一方、第２フォトコンダクタユニットは、第２フォトコンダクタユニットの第１電極と第２電極の間に配置された複数の第２型の細長いナノ構造体を備え、且つ、第２型の細長いナノ構造体の各々は長手軸心を有し、又、第２型の細長いナノ構造体の長手軸心は、互いに大略平行であると共に、第２フォトコンダクタユニットの第１電極の平面と第２電極の平面に対して大略垂直であり、更に、第１型の細長いナノ構造体は第２型の細長いナノ構造体と異なる波長センシティブ検出器。
【請求項２】
細長いナノ構造体が半導電性材料から成る請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項３】
細長いナノ構造体が単一壁のカーボンナノチューブを備える請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項４】
フォトコンダクタユニットの細長いナノ構造体の各々が、大略同じ直径を有すると共に同じ材料から成る請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項５】
第１型の細長いナノ構造体と第２型の細長いナノ構造体は、材料と直径の少なくとも一方において互いに異なる請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項６】
第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットの少なくとも一方における細長いナノ構造体は、そのフォトコンダクタユニットがｐｎダイオードを備えるように、部分的にｎドープされると共に部分的にｐドープされる請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項７】
フォトコンダクタユニット内の細長いナノ構造体が、互いに隣合わせに、又は、互いの上側に、又は、互いに隣合わせに且つ互いの上側に積層される請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項８】
第１電極と第２電極が導電性材料から成る請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項９】
フォトコンダクタユニットの細長いナノ構造体が、０．３〜３００ｎｍの直径を有する請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項１０】
フォトコンダクタユニットの細長いナノ構造体が、０．３〜１００ｎｍの直径を有する請求項９に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項１１】
細長いナノ構造体が、第ＩＶ族材料、第ＩＶ族材料の２元化合物、第ＩＩＩ／Ｖ族材料、第ＩＩＩ／Ｖ族材料の２元化合物、第ＩＩＩ／Ｖ族材料の３元化合物、第ＩＩＩ／Ｖ族材料の４元化合物、第ＩＩ／ＶＩ族材料、第ＩＩ／ＶＩ族材料の２元化合物、第ＩＩ／ＶＩ族材料の３元化合物及び第ＩＩ／ＶＩ族材料の４元化合物からなる群から選択される少なくとも１個の材料から成る請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項１２】
フォトコンダクタユニットの細長いナノ構造体がドーピングプロファイルを有する請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項１３】
フォトコンダクタユニットの細長いナノ構造体が、検出すべき波長の範囲内で透明な材料に埋込まれた請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項１４】
第１フォトコンダクタユニットが、基板と第２フォトコンダクタユニットの間に配置され、更に、第１型の細長いナノ構造体が第２型の細長いナノ構造体より大きなバンドギャップを有する請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項１５】
第２フォトコンダクタユニットが第１フォトコンダクタユニットの上側に配置され、更に、第２フォトコンダクタユニットが、第１フォトコンダクタユニットの第１型の細長いナノ構造体の方向に大略垂直な方向に方位設定された複数の第２型の細長いナノ構造体を備える請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項１６】
入射放射線の周波数を決定するように構成された請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項１７】
入射放射線の偏光を決定するように構成された請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項１８】
少なくとも第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットを備え、又、第１フォトコンダクタユニットが、第１方向に方位設定された第１型の細長いナノ構造体を備える一方、第２フォトコンダクタユニットが、第２方向に方位設定された第２型の細長いナノ構造体を備え、更に、第１方向と第２方向が互いに大略垂直である請求項１７に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項１９】
光信号を電気信号に変換すると同時に、入射光の周波数を決定するように構成された請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項２０】
色検知カメラの１画素を表すように構成された請求項１に記載の波長センシティブ検出器。
【請求項２１】
大略平らな基板上に第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットを備える波長センシティブ検出器を製造する方法において、
基板上に第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットを設けるステップを備え、又、フォトコンダクタユニットを設けるステップが、第１長手方向及び第１長手方向に平行な第１平面内に位置する第１側壁を有する第１電極を設けるステップと、第１平面と第２平面が、互いに大略平行であると共に、基板の平面に対して大略垂直であるように、第２長手方向及び第２長手方向に平行な第２平面内に位置する第２側壁を有する第２電極を設けるステップと、各々が第１端と第２端を有する複数の細長いナノ構造体を設けるステップとを備え、更に、細長いナノ構造体の第１端を第１電極の第１側壁に止着する一方、細長いナノ構造体の第２端を第２電極の第２側壁に止着し、又、各細長いナノ構造体が長手軸心を有し、更に、細長いナノ構造体の長手軸心が、互いに大略平行であると共に、第１平面と第二平面に対して大略垂直であり、更に、第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットを設けるステップが、第１型の細長いナノ構造体を有する第１フォトコンダクタユニットと第２型の細長いナノ構造体を有する第２フォトコンダクタユニットを設けるステップを備え、且つ、第１型の細長いナノ構造体が第２型の細長いナノ構造体と異なる方法。
【請求項２２】
複数の細長いナノ構造体を設けるステップが、化学気相成長法又はパルスレーザ蒸着法によって細長いナノ構造体を成長させるステップを備える請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
複数の細長いナノ構造体を設けるステップが、第１電極の第１側壁上で細長いナノ構造体を成長させるステップを備える請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
触媒粒子を第１電極の第１側壁上に蒸着させるステップを備え、更に、該蒸着ステップが、複数の細長いナノ構造体を成長させるステップの前に行われる請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
細長いナノ構造体の間に透明材料を設けるステップを更に備える請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
透明材料が犠牲材料であり、又、フォトコンダクタユニットを製造した後に透明材料を除去するステップを更に備える請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
フォトコンダクタユニットの各々に付加の信号処理回路を追加するステップを更に備える請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
細長いナノ構造体を使用する波長センシティブ検出器が提供される。より詳しくは、光検出器、モノクロメータ及び光学素子を含む光検出システム等の検出システムと、入射光子ビームについてのスペクトル情報を得るのに使用できる技術と、ナノワイヤ（ＮＷ）又はナノチューブ、例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）等の細長いナノ構造体の使用とが提供される。
【背景技術】
【０００２】
光検出器は、入射光子の個数に比例した電気信号を出力することによって、入射光子ビームの強度を測定する装置である。光子エネルギーが光検出器材料のバンドギャップより大きい場合、光検出器は入射光子に対して感度を有する。従来の構成では、限定されたスペクトル範囲の光子だけが光検出器に入射するように、例えば、スペクトルフィルタを光検出器の前方に使用することにより、波長感度が得られる。もしこれらのフィルタが光検出器基板の上に作られる場合、処理費用は非常に高くなる。所望の波長の回りで鋭いパスブロック・トランジションを有する材料を開発することは、それ自身、研究話題である。それに加えて、検出し得る最小光子エネルギーは、やはり光検出器材料によって決定される。波長感度を得る別の方法は、検出器の前方にモノクロメータを使用することである。モノクロメータは入射光子ビームを回折し、グレーティングが、次に、入射光子ビームの特定（狭い）スペクトル範囲を選択し、その入射光子ビームは、次に、検出器に入射される。モノクロメータのグレーティングを走査することにより、入射光子ビームの全体スペクトル密度を決定することができる。同時に、モノクロメータは、しばしば、大きな空間を占めると共に、モノクロメータのグレーティングを制御する追加装置を必要とする。
【０００３】
今日、ナノクリスタル（ＮＣ）とナノワイヤ（ＮＷ）は、このような小寸法システムに存在する興味深い基本的な性質により大きな注目を受けており、これらの材料をナノテクノロジーに利用する刺激的な見込みが電子及び光子の用途を可能にした。
【０００４】
ナノワイヤの光子用途、特に、単一インジウム・ホスファイド・ナノワイヤからの依存性フォトルミネッセンスが、グディクセン（Gudiksen)等によって「J. Phys. Chem. B 106, 4036, 2002」に記載されている。この刊行物は、ナノワイヤの直径が変動するにつれてのナノワイヤのフォトルミネッセント・スペクトルのピーク周波数の変化を示す。この効果は、狭いナノワイヤ内における電子及びホールの半径方向量子閉込めによって説明される。この刊行物は、いくつかの材料と異なる直径のワイヤを同時に使用する可能性を述べるが、これは、例えば、入射光の周波数を決定するためにモノクロメータを使用することを含む従来の構成である。
【０００５】
ワン（Wang）等は、「サイエンス２９３、１４５５、２００１」に、単一インジウム・ホスファイド・ナノワイヤからの高偏光フォトルミネッセンスと単一インジウム・ホスファイド・ナノワイヤによる偏光センシティブ光検出を記載する。この刊行物は、フォトコンダクタとして使用される水平ナノワイヤを示すと共に、入射光の偏光に対するナノワイヤの感度を説明する。ナノワイヤの他の材料の使用についての示唆がなされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
好ましい実施の形態は、波長センシティブ検出器に関する。前記センシティブ検出器は、少なくとも第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットを備える。前記フォトコンダクタユニットは、平面内に位置する基板上に配置される。少なくとも第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットの各々は、第１長手方向を有する第１電極と、第１長手方向に平行な第１平面内に位置する第１側壁と、第２長手方向を有する第２電極と、第２長手方向に平行な第２平面内に位置する第２側壁とを備え、更に、第１平面と第２平面は、互いに大略平行であると共に、基板の平面に対して大略垂直である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
各個々のフォトコンダクタユニットは複数の細長いナノ構造体を更に備え、又、各細長いナノ構造体は長手軸心を有し、更に、細長いナノ構造体の軸心は、互いに平行であると共に、第１電極の第１平面と第２電極の第２平面に対して大略垂直である。複数の細長いナノ構造体を第１電極と第２電極の間に位置決めすることができる。
【０００８】
第１フォトコンダクタユニットは、更に、複数の第１型の細長いナノ構造体を備える一方、第２フォトコンダクタユニットは複数の第２型の細長いナノ構造体を備え、更に、第１型の細長いナノ構造体は第２型の細長いナノ構造体と異なる。
【０００９】
波長センシティブ検出器は、平面内に位置する基板上に少なくとも第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットを備え、第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットの各々は、第１長手方向及び第１長手方向に平行な第１平面内に位置する第１側壁を有する第１電極と、第２長手方向及び第２長手方向に平行な第２平面内に位置する第２側壁を有する第２電極とを備え、又、フォトコンダクタユニットの第１平面と第２平面は、互いに大略平行であると共に、基板の平面に対して大略垂直であり、更に、第１フォトコンダクタユニットは、第１フォトコンダクタユニットの第１電極と第２電極の間に配置された複数の第１型の細長いナノ構造体を備える共に、第１型の細長いナノ構造体の各々は長手軸心を有して、第１型の細長いナノ構造体の長手軸心は、互いに大略平行であると共に、第１フォトコンダクタユニットの第１電極の第１平面と第２電極の第２平面に対して大略垂直であり、更に、第２フォトコンダクタユニットは、第２フォトコンダクタユニットの第１電極と第２電極の間に配置された複数の第２型の細長いナノ構造体を備える共に、第２型の細長いナノ構造体の各々は長手軸心を有して、第２型の細長いナノ構造体の長手軸心は、互いに大略平行であると共に、第２フォトコンダクタユニットの第１電極の第１平面と第２電極の第２平面に対して大略垂直であり、且つ、第１型の細長いナノ構造体は第２型の細長いナノ構造体と異なる。
【００１０】
本明細書で使用する用語「細長いナノ構造体」は、広い用語で、当業者にその通常の且つ通例の意味を与えるべきであって（特別な又はあつらえた意味に制限されない）、制限無しに、ワイヤ（ナノワイヤ）、チューブ（ナノチューブ）、ロッド（ナノロッド）及び長手軸心を有する同様の細長い大略円筒状又は多角形のナノ構造体の形状の中実材料の２次元で境界付けられたどんなピースも指す。細長いナノ構造体の交差寸法は、１〜５００ナノメートルの範囲内にあることが好ましい。好ましい実施の形態によれば、例えば、カーボンナノチューブ等の有機の細長いナノ構造体又は半導電性ナノワイヤ（例えば、シリコンナノワイヤ）等の無機の細長いナノ構造体を使用することができる。
【００１１】
各フォトコンダクタの細長いナノ構造体は、半導電性材料で形成されることが好ましい。複数の細長いナノ構造体は、例えば、単一壁カーボンナノチューブであり得る。
【００１２】
第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットの各々における複数の細長いナノ構造体は、大略同じ直径を有することが好ましいと共に、同じ材料で形成し得る。好ましい実施の形態によれば、第１フォトコンダクタユニットの複数の細長いナノ構造体（「第１型の細長いナノ構造体」とも呼ぶ）と第２フォトコンダクタユニットの複数の細長いナノ構造体（「第２型の細長いナノ構造体」とも呼ぶ）は互いに異なる。例えば、それらは、材料及び／又は直径において互いに異なる。
【００１３】
代わりに、波長センシティブ検出器は、少なくとも１個のフォトコンダクタユニットを備え、そのフォトコンダクタユニット内にｐｎダイオードが作製されるように、第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットの少なくとも一方における複数の細長いナノ構造体が部分的にｎドープされると共に部分的にｐドープされる。
【００１４】
好ましい構成において、フォトコンダクタユニットの複数の細長いナノ構造体は、互いに隣合わせに及び／又は互いの上側に積層される。複数の細長いナノ構造体は、細長いナノ構造体の行列を備えるアレイ内に位置決めされ得る。いくつかの実施の形態によれば、そのアレイは周期アレイであり得る。
【００１５】
フォトコンダクタユニットの第１電極と第２電極は、例えば、金属、合金、ポリＳ、金属ケイ化物等の導電性材料から成ることが好ましい。
【００１６】
少なくとも第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットで使用される複数の細長いナノ構造体は、好ましくは０．３〜３００ｎｍの直径、より好ましくは、１００ｎｍ未満の直径、即ち、０．３〜１００ｎｍの直径を有する。
【００１７】
フォトコンダクタユニットで使用される複数の細長いナノ構造体は、第ＩＶ族材料又はその２元化合物、第ＩＩＩ／Ｖ族材料又はその２元化合物、３元化合物又は４元化合物、第ＩＩ／ＶＩ族材料又はその２元化合物、３元化合物及び４元化合物のいずれかから成り得る。
【００１８】
オプションとして、フォトコンダクタユニットで使用される複数の細長いナノ構造体はドーピングプロファイルを有する。
【００１９】
オプションとして、フォトコンダクタユニットの複数の細長いナノ構造体は、検出すべき波長の範囲内又は関心光子エネルギーの範囲内で透明な材料に埋込まれる。
【００２０】
好ましい実施の形態の波長センシティブ検出器のための好ましい代わりの構成は、少なくとも第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットを備え、第１フォトコンダクタユニットが、基板と第２フォトコンダクタユニットの間に配置される。第２フォトコンダクタユニットは、（下方の）第１フォトコンダクタユニットの複数の第１型の細長いナノ構造体より大きなバンドギャップを有する複数の第２型の細長いナノ構造体を有するとして更に特長付けられ、及び／又は、第１フォトコンダクタユニットの複数の第１型の細長いナノ構造体の方向に対して大略垂直な方向に方位設定された複数の第２型の細長いナノ構造体を有するとして特長付けられる。
【００２１】
好ましい実施の形態の波長センシティブ検出器を、入射放射線、例えば、光の周波数を決定するのに使用することができる。
【００２２】
好ましい実施の形態の波長センシティブ検出器を、入射放射線、例えば、光の偏光方向を決定するのに使用することができる。入射放射線、例えば、光の偏光方向を決定するために、波長センシティブ検出器は、少なくとも第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットを備え、第１フォトコンダクタユニットは、第１方向に方位設定された第１型の細長いナノ構造体を備える一方、第２フォトコンダクタユニットは、第２方向に方位設定された第２型の細長いナノ構造体を備える。第１方向と第２方向は、互いに大略垂直であることが好ましい。
【００２３】
好ましい実施の形態の波長センシティブ検出器は、光信号を電気信号に変換すると同時に、入射光の周波数を決定するのに使用することができる。
【００２４】
好ましい実施の形態の波長センシティブ検出器は、色検知カメラの１画素を表すのに使用することができる。
【００２５】
好ましい実施の形態は、波長センシティブ検出器ユニットを製造する方法を提供する。その方法は、平面内に位置する基板を設けるステップと、基板上に第１ォトコンダクタユニットと第２ォトコンダクタユニットを設けるステップを備える。フォトコンダクタユニットを設けるステップは、第１長手方向及び第１長手方向に大略平行な第１平面内に位置する第１側壁を有する第１電極を設けるステップと、第２長手方向及び第２長手方向に大略平行な第２平面内に位置する第２側壁を有する第２電極を設けるステップとを備え、第１平面と第２平面は、互いに大略平行であると共に、基板の平面に大略垂直である。フォトコンダクタユニットを設けるステップは、更に、両端を有する複数の細長いナノ構造体を設けるステップを備え、細長いナノ構造体の両端が第１電極の第１側壁と第２電極の第２側壁に止着され、又、各細長いナノ構造体は長手軸心を有し、更に、複数の細長いナノ構造体の長手軸心は、互いに大略平行であると共に、第１電極の第１平面と第２電極の第２平面に対して大略垂直である。好ましい実施の形態によれば、第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットを設けるステップは、第１型の細長いナノ構造体を有する第１フォトコンダクタユニットと、第２型の細長いナノ構造体を有する第２フォトコンダクタユニットとを設けるステップを備え、第１型の細長いナノ構造体は第２型の細長いナノ構造体と異なる。
【００２６】
第１電極の第１側壁は、細長いナノ構造体の成長用の触媒として使用することができる。別のやり方として、細長いナノ構造体の成長の前に、触媒粒子を第１電極に蒸着することができる。
【００２７】
更に、第２長手方向と第２長手方向に大略平行な第２平面内に位置する第２側壁を有する第２電極が設けられ、第１電極の第１平面と第２平面は、互いに大略平行であると共に、基板の平面に対して大略垂直である。
【００２８】
フォトコンダクタユニットユニット内では、複数の細長いナノ構造体の始点と夫々の終点が、夫々、第１電極の第１側壁と第２電極の第２側壁に止着され、換言すれば、複数の細長いナノ構造体が、第１電極と第２電極の間に位置決めされ、更に、複数の細長いナノ構造体は、互いに大略平行であると共に第１電極の第１平面と第２電極の第２平面に大略垂直である軸心を有する。好ましい実施の形態によれば、第１フォトコンダクタユニットを設けるステップは、複数の第１型の細長いナノ構造体を設けるステップを備え、第２フォトコンダクタユニットを設けるステップは、複数の第２型の細長いナノ構造体を設けるステップを備え、第１型の細長いナノ構造体と第２型のナノ構造体は、互いに異なり、例えば、直径において異なったり、異なる材料から成る。
【００２９】
複数の細長いナノ構造体を設けるステップは、化学気相成長法（ＣＶＤ）又はパルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）によって細長いナノ構造体を成長させることによって行うことができる。複数の細長いナノ構造体を設けるステップは、第１電極の第１側壁上で細長いナノ構造体を成長させることによって行うことができる。
【００３０】
好ましい実施の形態によれば、複数の細長いナノ構造体を成長させる前に、細長いナノ構造体の成長を開始するのに使用できる触媒粒子を、第１電極の第１側壁上に蒸着させることができる。
【００３１】
オプションとして、透明材料を複数の細長いナノ構造体の間に蒸着させることができる。この材料は、少なくとも第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットの製造の後に除去できる犠牲材料であり得る。
【００３２】
波長センシティブ検出器を製造する方法は、更に、少なくとも第１フォトコンダクタユニットと第２フォトコンダクタユニットに付加の信号処理回路追加するステップを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下の記載と例は、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。当業者は、本発明の範囲に包含される本発明の多数の変形例と修正例があることを理解するだろう。従って、好ましい実施の形態の説明は、本発明の範囲を制限するものと見做すべきではない。
【００３４】
特に、好ましい実施の形態はナノワイヤに関する。しかしながら、これは、制限的に意図したものではない。「ナノワイヤ」が本明細書で使用される時はいつでも、これは、より一般的な用語「細長いナノ構造体」として読まれ且つ理解されるべきであると理解すべきである。ナノワイヤは、他の適当な細長いナノ構造体、特に、ワイヤ（ナノワイヤ）、チューブ（ナノチューブ）、ロッド（ナノロッド）の形状の２次元的に限定されたピースと、長手軸心を有する同様に細長い大略円筒状又は多角形のナノ構造体とに置換することができる。
【００３５】
波長センシティブ光検出器、より詳しくは、ナノワイヤ（ＮＷ）に基づく波長センシティブ光検出器が提供される。ナノワイヤの交差寸法は、１〜５００ナノメートルであることが好ましい。好ましい実施の形態によれば、例えば、カーボンナノチューブ等の有機ナノワイヤや半導電性（例えば、シリコン）ナノワイヤ等の無機ナノワイヤを使用することができる。より詳しくは、水平に積層されたナノワイヤのユニットを備える１個のシリコンチップが作製されることにより、これらのユニットの組立物は波長センシティブ検出器として機能する。水平に積層されたナノワイヤの単一ユニットは、更に、ＮＷ又はＣＮＴを備えるユニットとして特長付けられる。ここで、上記のＮＷ又はＣＮＴは、同じ材料から成ると共に、大略同じ直径と長さを有する。水平に積層されたＮＷ又はＣＮＴを備える異なるユニットが組合されることにより、これらのユニットの組立物は波長センシティブで検出器として機能する。より詳しくは、ナノワイヤの各ユニットは、光の光子エネルギーがある値を超える時にオンにされるフォトコンダクタとして働く。波長センシティブ検出器を形成するようにチップ上で組合された異なるユニットは、材料及び／又は直径において互いに異なる。ＮＷの異なるユニット又はフォトコンダクタユニットは単一チップ上に配置されるのが最も好ましい。同じ材料の水平に積層されたナノワイヤを備える個々の各フォトコンダクタユニットは、ナノワイヤの積層がフォトコンダクタユニットが止着される基板（例えば、シリコンウエハ）に平行であるように設けられることが好ましい。ＮＷの材料は半導電性でることが好ましく、カーボンナノチューブの場合、いわゆる「金属」カーボンナノチューブを使用することもできる。上記半導電性ＮＷを製造するのに使用できる材料の例は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ等の第ＩＶ族材料及びその２元化合物、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｐ、Ｂ、Ｎ等の第ＩＩＩ／Ｖ族材料及びその２元、３元、４元化合物と、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｏ等の第ＩＩ／ＶＩ族材料及びその２元、３元、４元化合物である。好ましい例は、例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＺｎＯ、ＧａＡｓｘＰｙ、ＡｌＧａＡｓ、半導電性カーボンナノチューブ等である。上記ナノワイヤ（カーボンナノチューブ）の直径は、０．３〜３００ｎｍであることが好ましい。ナノワイヤは、独立型であることが好ましいが、関心のある光子エネルギーの範囲において透明な材料に埋込むこともできる。上記フォトコンダクタユニットにおいて、好ましくは、水平に積層されたナノワイヤの両側（又は、換言すれば、両端）は電極に接続され、該電極は、信号処理箱に更に接続される導電性材料である。ナノワイヤの両端を接続するのに使用される電極の導電性材料は同じ材料であることが最も好ましい。これらの電極の好ましい材料は、金属、ポリＳｉ、合金又はケイ化物である。
【００３６】
波長センシティブ光検出器を作製するには、異なるフォトコンダクタユニットを、好ましくは、同じ基板上で組合せる必要がある。異なるユニットは、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ等の第ＩＶ族材料及びその２元化合物、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｐ、Ｂ、Ｎ等の第ＩＩＩ／Ｖ族材料及びその２元、３元、４元化合物と、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｏ等の第ＩＩ／ＶＩ族材料及びその２元、３元、４元化合物から生じる異なる材料のナノワイヤから成る。これらの材料の例は、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＺｎＯ、ＧａＡｓｘＰｙ、ＡｌＧａＡｓ、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）等であったり、異なるユニットは、材料が同じであるが直径の異なるナノワイヤから成る。このようにして、各ユニット内のナノワイヤのバンドギャップは異なる。従って、もし特定の周波数の光子ビームがチップを照射するならば、光子ビームがバンドギャップを超える全てのユニットはオンにされ、光の光子エネルギーがバンドギャップより下である全てのユニットはオフのままである。このようにして、そのチップは波長センシティブ光検出器として働く。全ての個々のフォトコンダクタユニットの信号処理は、好ましくは、オンチップであるが、部分的にオフチップ（＝ソフトウエアプログラム）であってもよい。
【００３７】
好ましい実施の形態において、個々のナノワイヤを製作する方法も提供されている。好ましくは、個々のナノワイヤ（又はカーボンナノチューブ）を作製する方法は、触媒粒子の製造と蒸着で開始される。結晶ナノワイヤ又はカーボンナノワイヤが、次に、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ）によって成長させられる。ナノワイヤの成長の前後に追加の回路を製作することができる。好ましい実施の形態の構造物を製造するのに多くの異なる代替策があることが明らかである。例えば、ナノワイヤを、前もって製造しておいて、次に、後で基板上に組込むこともできる。
【００３８】
好ましい実施の形態において、２Ｄアレイ内の水平ワイヤの個数を増加させることにより、又は、３Ｄ構造を使用することにより、個々のフォトコンダクタユニットの感度を上げることのできる方法が提供される。垂直寸法におけるナノワイヤ材料の長さが、大部分の光が上方に位置するナノワイヤによって吸収される点である吸収長さ以下である限り、垂直積層は感度を増大させる。入射ビームがチップ全体を同時に照射するので、感度は、又、チップの大きさによって決定される。
【００３９】
光検出器の波長感度は、異なるユニットの垂直積層によって改良することができる。最上ユニットは、そのバンドギャップが下にあるユニットのバンドギャップより大きいことが好ましい。この場合、下にあるユニットに当たる光は、最上ユニットによって吸収される光子を最早含まない。従って、下にあるユニットによって生成される信号は、そのユニットのバンドギャップより上であるが最上ユニットの吸収範囲内にはないスペクトル範囲の光子だけに基づく。
【００４０】
大略同じナノワイヤを有するが直角の方位を有するユニットを製造することにより、入射光の偏光は決定することもできる。これは、光の偏光がナノワイヤ長さの方向に沿う場合に入射光が吸収されるだけだからである。
【００４１】
個々のフォトコンダクタユニットに使用されるナノワイヤの直径は、結晶ワイヤの成長が可能となるのに十分なだけ小さいことが好ましい。これは、典型的に１００ｎｍ未満のナノワイヤ直径を必要とする。減少直径でバンドギャップシフトを得るには、直径は、閉込め効果が出現するのに十分なだけ小さくなければならない。これが始まる直径は材料に依存するが、シフトは、約１０ｎｍの直径で始まる。もしナノワイヤがカーボンナノチューブであれば、直径は、典型的に、０．５〜６ｎｍの程度である。
【００４２】
別の実施の形態において、フォトコンダクタユニットの半導電性ナノワイヤは、ドーピングプロファイルを有すると共に、ｐｎダイオード、ｐ−ｉ−ｎダイオード、アバランシェフォトダイオード等のフォトダイオードを形成する。フォトダイオードを含むフォトコンダクタユニットは、次に、フォトダイオードユニットと呼ばれる。一般に、フォトダイオードユニットの電気的応答は、前記フォトコンダクタユニットよりも速い。
【００４３】
好ましい実施の形態のフォトコンダクタユニットはいくつかの用途において有用である。第１の用途領域は、例えば、ナノワイヤを備える３個の異なるフォトコンダクタユニットが、色検知カメラの１画素を表す色検知カメラの分野である。
【００４４】
第２の用途領域は、波長センシティブ検出器が、光信号を電気信号に変換すると同時に、入射光線の周波数を決定する電気通信の分野である。
【００４５】
第３の用途は、入射光の周波数とオプションとして入射光の偏光を決定するのに使用できる波長センシティブ検出器を作成する分光学の分野である。
【００４６】
以下の記載は、第１部において、ナノワイヤ（又はカーボンナノワイヤ）を備える好ましい実施の形態のフォトコンダクタユニットを用いた波長センシティブ光検出装置の作製の構成を説明する。第２部において、いくつかの用途領域が、好ましい実施の形態の波長センシティブ光検出装置を使用して示される。
【００４７】
（第１部）ナノワイヤを備えるフォトコンダクタユニットを用いた波長センシティブ光検出装置の作製の構成
ナノワイヤ（ＮＷ）又はカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）に基づく波長センシティブ光検出器が提供される。ＮＷは、共通基板に対して平行であると共に、１個以上の平行ナノワイヤのユニットに組分けされる。ナノワイヤの両側に電極が設けられることにより、同じユニット内の全てのナノワイヤは同じ２個の電極によって接触させられる。ナノワイヤユニットから電気信号を読出す回路が追加される。ナノワイヤを形成する材料が異なると共に、ナノワイヤの直径が異なるから、各ユニットのナノワイヤの状態の電子密度は異なる。従って、特定波長情報を、提供された装置で導出できるように、ナノワイヤの各ユニットは、入射光子に対して異なる応答をする。
【００４８】
バンドギャップの直径依存と併せて、Ｓｉチップ上の異なる材料のナノワイヤの結晶成長は、波長センシティブである（＝波長を識別する追加のハードウエアを使用しない）と共に、（オプションとして）偏光センシティブである多用途検出器を作るように組合される。
【００４９】
異なるフォトコンダクタユニットを備える上記波長センシティブ光検出器を作製する好ましい構成が、図１に図示されて以下に詳しく説明される。１個のフォトコンダクタユニットを図３に概略的に示すように、開始点は基板１であり、該基板１は、シリコン又はＳｉＯ２基板であることが好ましい。垂直構造部材２が基板１上に作製され、該垂直構造部材２は、金属、合金、ポリＳｉ、ケイ化物等の導電性材料から成ることが好ましく、これらの構造部材は、波長センシティブ光検出器において電極として使用することができる。垂直構造部材２の間で、少なくとも１個、好ましくは１個より多いナノワイヤ（又はカーボンナノチューブ）が成長させられる。１個の特定のフォトコンダクタユニット内のナノワイヤ３は、同じ材料、直径と長さであることが好ましい。ナノワイヤの材料は、半導電性材料であることが好ましい。これらの材料の例は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ等の第ＩＶ族材料及びその２元化合物、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｐ、Ｂ、Ｎ等の第ＩＩＩ／Ｖ族材料及びその２元、３元、４元化合物と、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｏ等の第ＩＩ／ＶＩ族材料及びその２元、３元、４元化合物である。これらの材料の好ましい例は、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＺｎＯ、ＧａＡｓｘＰｙ、ＡｌＧａＡｓ、半導電性カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）である。ナノワイヤの直径は、０．３〜３００ｎｍであることが好ましい。異なるフォトコンダクタユニットは、異なる材料から成るか、又は、異なる直径の同じ材料から成る（及び／又はＣＮＴの場合はカイラリティ）。もし異なるユニット間で直径の相違点のみがあるならば、ユニットの状態の電子密度が異なるように直径が変動される。材料の状態密度は直径に依存するので、一旦ナノワイヤの直径が非常に小さいと量子閉込め効果が発生する。量子閉込め効果の一つが、図６及び図７に図示するように、半導電性材料のバンドギャップが直径の減少につれて増大することである。図６（Ａ）は、変動するナノワイヤ直径におけるフォトルミネッセンススペクトルを示す一方、図６（Ｂ）は、フォトルミネッセンススペクトルのピーク極大の光子エネルギーを示す。図７は、金属カーボンナノチューブａと半導電性カーボンナノチューブｂについてのファンホーベ特異点の片浦プロット（理論計算）である。１個のフォトコンダクタユニットのナノワイヤは、互いに平行であると共に、下にある基板に平行である。ナノワイヤは、独立型であることが好ましいが、関心のある光子エネルギーの範囲において透明な材料に埋込むこともできる。各ユニットは、更に、入射光を受けて電気的出力信号を処理する回路を含み得る。
【００５０】
ナノワイヤを作製するいくつかの製作方法を実施することができる。好ましい製作方法は、最初に大略同じ直径と材料の触媒を製造することから始まる。これらの触媒粒子は、基板１上の垂直構造部材２の側壁に直接蒸着させることができる。結晶ナノワイヤ又はカーボンナノチューブが、次に、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ）によって成長させられる。別のやり方として、ナノワイヤ（又はカーボンナノチューブ）を、最初に犠牲基板上に成長させ、その後に、最終基板１に移送することもできる。ナノワイヤの成長又は最終基板への移送の後に、垂直構造部材２の一方又は両方を作製することもできる。透明な又は犠牲の材料を、製作プロセス中の機械的支持のために、オプションとしてナノワイヤ（カーボンナノチューブ）の間に蒸着することができる。ナノワイヤの成長の前又は後に、追加の信号処理回路を製作することができる。好ましい実施の形態の構造物を製造するための多くの異なる代替策がある。上記手順は、例示としてのみ与えられる。
【００５１】
波長センシティブ光検出装置の操作は次のように説明することができる。入射ビームの光は、基板に当たると共に、全てのユニットに同時に入射する。入射光子（の一部）の光子エネルギーが、これらの光子がナノワイヤによって吸収される程度であるそれらのユニットだけが電気信号を生成する。吸収を得るに必要な条件は、光子エネルギーがナノワイヤのバンドギャップより上であることである。従って、どのユニットがオンにされ、どのユニットがオフのままであるかを評価することによって、その構造は、例えば、入射光線の最小光子エネルギーの決定を許容する。ユニットによって生成された信号は、又、吸収された光子の個数に比例する。異なるユニットのナノワイヤの状態の電子密度の理解と、オンにされた異なるユニットの信号強度の比較とは、別のスペクトル情報を提供する。一例として、もしあるユニットが光子をＥ１を超えるエネルギーで吸収し、第２ユニットが光子をＥ２を超えるエネルギーで吸収し、更に、もしＥ１＞Ｅ２であれば、第１ユニットによって吸収されるエネルギーを有する全ての光子は、第２ユニットによっても吸収され得る。従って、両ユニットの信号強度は関連し、比較することによって、入射光線のスペクトルを再構築することができる。別の例として、一旦ナノワイヤが十分に狭いと、状態密度は、１次元挙動（図８参照）に接近し、これは、強力な吸収があるバンドギャップ超え光子の部分があることと、非常に弱い吸収がある部分があることを意味する。従って、各ユニットの信号は、入射光子ビームのスペクトルとユニット内のナノワイヤのスペクトル応答関数との掛け算の全体である。より多くのユニットが存在すれば、入射スペクトルはより良好に再構築することができる。合成スペクトルの分解能は、異なるユニットの間の状態の電子密度の差異によって決定することができる。典型的に、３ｅＶまでの殆どの光学スペクトルに対して１０ｍｅＶ以下の分解能が期待される。
【００５２】
波長センシティブ光検出器の感度は、水平ワイヤの個数を増加したり、図３に示すように３次元積層を使用することによって上げることができる。垂直寸法のナノワイヤ材料の長さが、大部分の光が上方に位置するナノワイヤによって吸収される吸収長さ以下である限り、垂直積層が感度を増大させる。
【００５３】
光検出器の波長選択性は、図４に示すように異なるユニットの垂直積層によって改良することができる。最上ユニットは、そのバンドギャップが下のユニットのバンドギャップより大きいことが好ましい。この場合、下のユニットに当たる光は、最上ユニットによって吸収される光子を最早含まない。従って、下のユニットによって生成される信号は、そのユニットのバンドギャップより上のスペクトル範囲内にあるが最上ユニットの吸収の範囲内にない光子のみに基づく。
【００５４】
ナノワイヤ(カーボンナノチューブ）の大きさは、結晶ワイヤの成長が十分に可能である程小さい。これは、典型的に、１００ｎｍ未満のナノワイヤ直径を意味する。減少する直径と共にバンドギャップシフトを得るには、閉込め効果が観察されるのに十分なだけその直径が小さい。これが始まる直径は材料に依存するが、そのシフトは、典型的に、約１０ｎｍの直径で始まる。もしナノワイヤがカーボンナノチューブであるならば、その直径は、典型的に、０．５〜６ｎｍの程度である。
【００５５】
光検出器の有する広いスペクトル範囲を有するには、異なるフォトコンダクタユニット内の材料はそれに応じて選択される。単壁カーボンナノチューブは、０．３ｅＶから３ｅＶを超える範囲内の波長選択性を提供する（半導電性カーボンナノチューブがｂで表される図７参照）、ＩｎＰナノワイヤは、１．４ｅＶから１．５５ｅＶを超える範囲内の選択性を提供し、ＧａＡｓナノワイヤは、約１．４ｅＶのエネルギーにおいて感度を提供し、ＺｎＯナノワイヤは、約３．２ｅＶのエネルギーにおいて感度を提供する。
【００５６】
波長センシティブ光検出器の波長分解能は、２個の後続フォトコンダクタユニットのバンドギャップエネルギーの違いによって決定される。典型的に、３ｅＶまでの殆どの光学スペクトルに対して１０ｍｅＶ以下の分解能が期待される。
【００５７】
同じナノワイヤで、しかし、図２に示すように直角の方位でユニットを製造することにより、入射光の偏光を決定することができる。これは、偏光がナノワイヤ長さの方向に沿う場合に入射光は吸収されるだけだからである。
【００５８】
別の実施の形態において、上記フォトコンダクタユニットの（半導電性）ナノワイヤは、ドーピングプロファイルを有して、ｐｎダイオード、ｐｉｎダイオード、アバランシェフォトダイオード等のフォトダイオードを形成し得る。フォトダイオードを含むフォトコンダクタユニットは、次に、フォトダイオードユニットと呼ばれる。一般に、フォトダイオードは、ｐドープ部とｎドープ部を含む。ｐドープ部は、一定の又は変動するｐ型ドーピングプロファイルを有し、ｎドープ部は、一定の又は変動するｎ型ドーピングプロファイルを有する。ｐｎダイオードの場合、各フォトダイオードユニットは、図５に示すようにｐドープ部（例えば、左側部分）とｎドープ部（例えば、右側部分）の２個の部分から成るナノワイヤを間に設けた２個の電極から成る。ｐｎダイオードから成るフォトダイオードユニットを有する波長センシティブ光検出器は、高速用途に好ましい。ｐｉｎダイオードナノワイヤの場合、ナノワイヤは、不図示のｐドープ部（左）、真性部（中心）とｎドープ部（右）の３個の部分から成る。ｐｉｎダイオードに基づくユニットは、速度と量子効率の両方が望ましい場合に好ましい（量子効率は、入射光子当たりに発生される電子ホール対の個数である）。アバランシェフォトダイオードは、高逆バイアス電圧で動作すると共にｐｎダイオードと類似の構造を有するフォトダイオードである。一般に、フォトダイオードユニットにおいて、電気的応答が前出のフォトコンダクタユニットよりも速い。
【００５９】
上記の別の実施の形態の組合せは、例えば、直角方位のナノワイヤを有する２個のフォトコンダクタユニットの垂直積層、フォトダイオードユニットの垂直積層等として提供される。これらの実施の形態の装置がどのように応答するかとそれらがどのように作られるかは当業者に明らかである。
【００６０】
ナノワイヤに基づく光検出器は、従来の波長線センシティブ光検出システムに対していくつかの利点をもたらす。第１の利点は、好ましい実施の形態の光検出器が、入射光線の波長についての情報を得るのに追加の又は外部の部品を全く必要としないという事実である。オンにされるユニットが、入射光の波長についての情報を提供する。
【００６１】
好ましい実施の形態の装置の別の利点は、半導電性材料のバンドギャップが今日よく知られているため、異なるバンドギャップと状態の異なる電子密度を有するユニットの選択が非常に系統的になされ得ると共に、量子閉込め効果による状態の電子密度の変動を理論的計算によって予想できることである。
【００６２】
別の利点は、好ましい実施の形態のナノワイヤに基づく光検出器によってカバーされる極めて広いスペクトル範囲である。従来の光検出器とフィルタのシステムのスペクトル範囲は、光検出器材料のスペクトル範囲によって制限される一方、従来の分光計構成（モノクロメータ＋光検出器）のスペクトル範囲は、分光計のグレーティングによって更に制限される。しかしながら、好ましい実施の形態において、最高に広いスペクトル範囲が１個の検出器によってカバーされるように、非常に高いバンドギャップ材料と非常に低いバンドギャップ材料のナノワイヤを有するユニットを組合せることができる。
【００６３】
別の利点は、ナノワイヤユニットは本来小さいと共に、入射光のフィルタリングと検出が同じユニット内で起こることである。波長センシティブ光検出器は、入射ビームの光信号を電気信号に変換すると同時に入射ビームの周波数を決定するので、これは電気通信用途に特に望ましい。いくつかの追加のオンチップ論理回路で、信号を、ハードウエア部品だけで特定の周波数用のポストプロセッシングボックスに指向させることができる。
【００６４】
（第２部）ナノワイヤ（カーボンナノワイヤ）を備える波長センシティブ光検出装置を使用する用途領域
好ましい実施の形態の波長センシティブ光検出装置の３個の用途分野が簡単に示されると共に記載される。その用途の各々において、各用途の要件が満たされるように、フォトコンダクタユニットは、互いに組合されると共に好ましくは単一チップ上に配置される好ましくは同じ特性のナノワイヤの積層を利用する。しかしながら、下記の用途に対するいくつかの代替策が可能であり、よって、装置構造は、下記のものに制限されない。
【００６５】
第１の用途分野は、カメラの分野、より詳しくは、色検知カメラの分野である。従来、色検知カメラの各画素は、３個のシリコン検出器から成り、各シリコン検出器は、赤、緑と青の３原色を識別するように、それの前方に色検知フィルタを有する。各画素は、図１の基本構造の３個のユニット（より高い色分解能が望ましい場合はより多くのユニット）で表される。より詳しくは、各画素は、単一チップ上に位置する、ＮＷ（又はＣＮＴ）に基づくフォトコンダクタユニットによって表される。更に、３個のフォトコンダクタユニットのバンドギャップは可視レジームを均等にカバーする、即ち、例えば、（図８参照）１個のユニットは、最低可視光子エネルギー（赤、約７００ｎｍ＝１．７８ｅＶ）に近いバンドギャップを有し、１個のユニットは、緑色光の開始（約６００ｎｍ＝２．０７ｅＶ）に近いバンドギャップを有し、１個のユニットは、青色光の開始（約５００ｎｍ＝２．４８ｅＶ）に近いバンドギャップを有する。可視光のみを透過させるフィルタが、オプションとしてナノワイヤカメラチップの前に用いられる。各ユニット内の構造部材の光学的性質（吸収長さ、状態密度、感度等）が決定される。図８は、色検知カメラ用途を図示する。図８は、色検知カメラの１画素を表す、ＮＷ（又はＣＮＴ）を備えてＵ１、Ｕ２とＵ３と呼ばれる３個のフォトコンダクタユニットに対する入射光子ビームのポテンシャルスペクトルと好ましいバンドギャップ選択を図示する。
【００６６】
色決定の機構は次のように説明することができる。フォトコンダクタユニットＵ３の信号は、図８に示すように青色光（５００ｎｍ−４００ｎｍ）に対応するスペクトル範囲の光量を決定する。Ｕ３の信号からとフォトコンダクタユニットＵ２の光学的性質の知識に基づいて、（５００ｎｍ−４００ｎｍ）のスペクトル範囲の光によるＵ２のバックグラウンド信号Ｓ2,backgroundを決定することができる。次に、Ｕ２の信号マイナス信号Ｓ2,backgroundは、緑色光（６００ｎｍ−５００ｎｍ）に対応するスペクトル範囲の光量を決定する。Ｕ３とＵ２の信号からとＵ１の光学的性質の知識に基づいて、（６００ｎｍ−４００ｎｍ）のスペクトル範囲の光によるＵ１のバックグラウンド信号Ｓ1,backgroundを決定することができる。次に、Ｕ１の信号マイナス信号Ｓ1,backgroundは、赤色光（７００ｎｍ−６００ｎｍ）に対応するスペクトル範囲の光量を決定する。
【００６７】
フォトコンダクタユニットＵ１の好ましい材料は、例えば、Ａｌ１−ｘＧａｘＡｓ、ＩｎＰ又はＧａＡｓである。フォトコンダクタユニットＵ２の好ましい材料は、例えば、Ｃｕ２Ｏであり、フォトコンダクタユニットＵ３の好ましい材料は、例えば、ＣｄＳである。
【００６８】
第２の用途分野は電気通信の分野であり、より詳しくは、入射光線の周波数が決定されると同時に、波長センシティブ検出器が、光信号を電気信号に変換するのに使用される。光子エネルギーが、オンにされるユニットの最も狭いバンドギャップを有するナノワイヤユニットのバンドギャップによって与えられるように、電気通信用の典型的光線は狭いスペクトル範囲を有する。従って、全ての入射光線の信号は同じ検出器に当たり、いくつかの追加オンチップ回路により、得られた周波数情報は、信号を特定の周波数のためのポストプロセッシングに指向させることができる。
【００６９】
第３の用途分野は分光学の分野であり、より詳しくは、好ましい実施の形態の波長センシティブ検出器が、入射光子の周波数スペクトルを決定するのに使用される。もし全てのユニットのスペクトル応答が既知で、且つ、ポストプロセッシングが使用されるならば、入射光の光学スペクトルを構築することができる。これは、（異なるフォトコンダクタユニットの較正により得ることのできる）異なるフォトコンダクタユニットのスペクトル応答と、大きなバンドギャップを有するユニットの信号から、（この高エネルギー光子による）より小さいバンドギャップを有するユニットの最小期待信号を決定することができる。より詳しくは、もし特定のユニットに対して、信号が、高エネルギー光子により予想最小信号より強くて、考察しているユニットのバンドギャップと高エネルギーバンドギャップの最小のものを有するユニットのバンドギャップの間のスペクトル範囲の光があると結論付けることができる。
【００７０】
図９に概略的に示すように、もし個々のフォトコンダクタユニットのナノワイヤが、状態プロファイルの１次元密度に接近すれば、吸収は連続的でない。ある波長範囲における吸収の不足と他の波長範囲における高吸収は、検出器の波長識別性を改良するから、この事実は分光学の分野において利用することができる。
【００７１】
当業者は、前述した全ての呈示した用途の組合せを実施及び／又は変更して、他の代替策及び用途に導くことができる。これらの代替策も、又、好ましい実施の形態の一部である。
【００７２】
感光性波長検出器を作製するのに使用することができるフォトコンダクタユニットを作製するように、好ましくは大略同じ直径、長さと材料のナノワイヤを２個の電極の間に垂直積層することが、好ましい実施の形態において分光学、電気通信と色検知カメラの分野で説明されているが、当業者は、積層ナノワイヤを備えるフォトコンダクタユニットを使用することのできるいくつかの他の可能な用途においてそれを実施することができる。
【００７３】
全ての参照符号は、全体が参考として本明細書に組込まれている。参考として組込まれた刊行物、特許又は特許出願が明細書に含まれる開示内容と矛盾する程度まで、明細書は、このような矛盾する資料に取って代わる及び／又は優先するように意図されている。
【００７４】
本明細書に使用される用語「備える」（comprising）は、「含む」（including）、「含有する」（containing）又は「特徴とする」（characterized by）と同意語であると共に、包含的且つ非制限的であって、追加の列挙しない要素や方法ステップを除外しない。
【００７５】
本明細書と請求項で使用される成分量、反応条件等を表す全ての数字は、全ての場合において用語「約」で修飾されると理解すべきである。従って、別なように示されていなければ、本明細書と添付請求項に記載の数値パラメータは、本発明で得ようとする所望の性質に応じて変動する近似である。少なくとも、請求項の範囲に均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各数値パラメータは、有効数字の個数と通常の丸め操作に照らして解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の好ましい実施の形態にかかる波長センシティブ光検出器の平面図である。
【図２】光の偏光も測定されるようにワイヤの両方位を含む波長センシティブ光検出器構造の平面図である。
【図３】本発明の一態様におけるナノワイヤの３次元（３Ｄ）積層（水平及び垂直に延在するアレイ）を示すナノワイヤの部分ユニットの側面図である。
【図４】本発明の別の実施の形態において垂直に積層された３個のナノワイヤユニットの側面図である。
【図５】本発明の別の実施の形態においてｐｎ接合を有するナノワイヤを示す光検出器構造の平面図である。
【図６】図６（Ａ）と図６（Ｂ）は、従来例におけるナノワイヤ直径の関数としてのＩｎＰナノワイヤのフォトルミネッセンスデータを示す。図６（Ａ）は、変動するナノワイヤ直径におけるフォトルミネッセンススペクトルを示す一方、図６（Ｂ）は、ナノワイヤ直径の関数としてのフォトルミネッセンススペクトルのピーク極大の光子エネルギーを示す。
【図７】従来例における金属カーボンナノチューブａと半導電性カーボンナノチューブｂについてのファンホーベ特異点の片浦プロット（理論計算）である。
【図８】色検知カメラの用途を図示し、入射光線のポテンシャルスペクトルと、共に色検知カメラの１画素を表すナノワイヤの３個のユニット（Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３）の好ましいバンドギャップを示す。
【図９】１次元（１Ｄ）構造の理論的に期待される密度を示す。
【符号の説明】
【００７７】
１  基板
２  垂直構造部材
３  ナノワイヤ
【図６】
2007043150.tif 000003
【図７】
2007043150.tif 000004
【図８】
2007043150.tif 000005
【図９】
2007043150.tif 000006
【図１】
2007043150.tif 000007
【図２】
2007043150.tif 000008
【図３】
2007043150.tif 000009
【図４】
2007043150.tif 000010
【図５】
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【外国語明細書】
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