【手続補正書】
【提出日】平成18年8月14日(2006.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子閉じこめ効果を示すようなナノメートル寸法の径のコラムを有するナノウィスカからなる共鳴トンネルダイオードであって、該コラムはその長さにそって順に、エミッタセグメント、第１障壁セグメント、量子井戸セグメント、第２障壁セグメント、コレクタセグメントを含み、前記障壁セグメントのそれぞれは隣接するセグメントよりも大きなバンドギャップを有し、かつその長さは電荷キャリアが前記エミッタセグメントと前記量子井戸セグメントとの間および前記量子井戸と前記コレクタセグメントとの間をトンネリングすることができるような長さである共鳴トンネルダイオード。
【請求項２】
障壁セグメントはバンドギャップの大きい絶縁物質からなる請求項１記載の共鳴トンネルダイオード。
【請求項３】
エミッタセグメント、障壁セグメント、量子井戸セグメント、コレクタセグメントは半導体物質からなる請求項１記載の共鳴トンネルダイオード。
【請求項４】
エミッタセグメント、量子井戸セグメント、コレクタセグメントはヒ化インジウムからなり、障壁セグメントはリン化インジウムからなる請求項３記載の共鳴トンネルダイオード。
【請求項５】
コラムの径はコラムの長さに沿ってほぼ一定である請求項１記載の共鳴トンネルダイオード。
【請求項６】
ナノウィスカは、コラムの径がコラムの長さに沿ってその径が制御された仕方で変化するようにテーパが付けられている請求項１記載の共鳴トンネルダイオード。
【請求項７】
ナノメートル寸法の径のコラムを有するナノウィスカからなるヘテロバイポーラトランジスタであって、該コラムはその長さに沿って順に、エミッタ、ベース、コレクタの各半導体セグメントを含み、前記半導体セグメントの各々はバンドギャップを有し、エミッタ半導体セグメントのバンドギャップはベースおよびコレクタ半導体セグメントのバンドギャップよりも大きく、ベースおよび半導体セグメントは異なる型をドープされてそれらの間にＰ−Ｎ接合を形成するヘテロバイポーラトランジスタ。
【請求項８】
ベースおよびコレクタ半導体セグメント間の前記Ｐ−Ｎ接合は勾配付けされた化学量論的組成を有する請求項７記載のヘテロバイポーラトランジスタ。
【請求項９】
１次元ナノ要素からなる単一光子光源であって、その長さに沿って量子井戸を形成する光学的活性物質部分を有し、量子井戸のいずれかの側にトンネル障壁があり、使用時には量子井戸が一度に一つの光子を発することが可能である単一光子光源。
【請求項１０】
量子閉じこめ効果を示すようなナノメートル寸法の径のコラムを有するナノウィスカからなる発光ダイオードであって、該コラムはその長さにそって順に、それぞれエミッタ、量子井戸活性セグメントおよびコレクタである第１、第２および第３の半導体長さ方向セグメントを有し、前記第２の半導体長さ方向セグメントは第１および第３半導体長さ方向セグメントのバンドギャップとは異なるバンドギャップを有しかつ発光ダイオードの活性領域を形成する発光ダイオード。
【請求項１１】
レーザからなり、前記第１および第２セグメントに反射鏡面を有する請求項１０記載の発光ダイオード。
【請求項１２】
前記反射鏡プレートは前記ナノウィスカ内の超格子によって形成され、個々の超格子は異なるバンドギャップの物質が交互に交替するシーケンスによって形成される請求項１１記載の発光ダイオード。
【請求項１３】
生体物質の選択的近接場励起のための構造であって、１次元ナノ要素からなる発光ダイオードであって、該ナノ要素はその長さに沿って量子井戸を形成するほど十分小さい光学的活性物質部分を有し、量子井戸のいずれかの側にトンネル障壁があり、電磁放射を発する発光ダイオードと、生体物質を該ダイオードに隣接して位置決めし、該ダイオードが発した近接場放射が生体物質を励起するようにする位置決め装置とを有する構造。
【請求項１４】
ナノインプリントリソグラフィプロセスにおいてフォトレジスト層をパターニングするための装置であって、発光ダイオードアレイを担持しフォトレジスト表面上を移動可能なキャリッジを有し、前記アレイの個々の発光ダイオードはその長さに沿って量子井戸を形成するほど十分小さい光学的活性物質部分を有する１次元ナノ要素からなり、かつ量子井戸のいずれかの側にトンネル障壁があり、該ナノ要素は並んで配置されており、かつ選択的に励起可能であり、それにより前記フォトレジスト表面に所望のパターンを形成する装置。
【請求項１５】
ナノメートル寸法の径のコラムを有するナノウィスカからなるフォトディテクタであって、該コラムはＰ−Ｎ接合を形成する界面を有する第１および第２のセグメントをその長さに沿って有するフォトディテクタ。
【請求項１６】
ナノメートル寸法の径のコラムを有するナノウィスカからなるフォトディテクタであって、該コラムは第１のＰドープ半導体長さ方向セグメントと第２のＮドープ半導体長さ方向セグメントと、前記第１および第２の半導体セグメントの間の第３の真性(intrinsic)半導体長さ方向セグメントを有してＰＩＮダイオードを形成するフォトディテクタ。
【請求項１７】
導電性の基板と、前記基板から延在する複数のナノウィスカと、該ナノウィスカの自由端上に延在しかつ接触する電気的接点をもつ透明電極とを有し、個々のナノウィスカはナノメートル寸法の径のコラムを有し、該コラムは第１のＰドープ半導体長さ方向セグメントと第２のＮドープ半導体長さ方向セグメントとを有し、前記第１および第２の半導体セグメントはその間にＰ−Ｎ接合を形成する界面を有し、該ナノウィスカは透明物質内に封入されている太陽電池。
【請求項１８】
個々のナノウィスカは長さ方向半導体セグメント間に複数のＰ−Ｎ接合を有し、前記半導体は異なる波長の太陽放射を吸収するＰ−Ｎ接合を形成するように選択されている請求項１７記載の太陽電池。
【請求項１９】
ナノメートル寸法の径のコラムを有するナノウィスカからなるテラヘルツ放射源であって、該コラムは第１のバンドギャップの半導体の複数層を有し、該複数の層は第２のバンドギャップの半導体の複数層の間に交互に挟まれ、それによって超格子を形成し、その寸法は電子が前記超格子内をテラヘルツ放射を発するような波数で移動するように選択されるテラヘルツ放射源。
【請求項２０】
基板と、該基板の一つの側面から延在する１次元ナノ要素アレイを有するフォトニック結晶であって、各要素は基板から直立するように延在し、かつナノメートル寸法のほぼ一定の径を有し、該ナノ要素アレイは２次元格子として配列されて、入射する電磁放射に対してフォトニックバンドギャップを提供するフォトニック結晶。
【請求項２１】
各ナノ要素の径はおよそ１００ｎｍ以下である請求項２０記載のフォトニック結晶。
【請求項２２】
ナノ要素は距離およそ３００ｎｍで離間している請求項２０記載のフォトニック結晶。
【請求項２３】
各ナノ要素は第１の屈折率および第１の所定長さを有する物質からなる第１の種類の複数の長さ方向セグメントを有するナノウィスカからなり、前記第１の種類のセグメントは第２の屈折率および第２の所定長さを有する物質からなる第２の種類の少なくとも一つのセグメントと交互に配置され、前記第１および第２の屈折率および前記第１および第２の所定長さは３次元フォトニック結晶を形成するように選択される請求項２０記載のフォトニック結晶。
【請求項２４】
フォトニック結晶を形成する方法であって、基板表面上にシード粒子形成領域のアレイであって２次元格子配置をなすように配置されたアレイを形成することと、前記領域を加工してシード粒子を形成することと、前記シード粒子を用いてナノウィスカが基板から直立し、所定寸法のほぼ一定の径を有するようナノウィスカを成長させ、それによって入射する電磁放射に対してフォトニックバンドギャップを提供するようになすことと、からなる方法。
【請求項２５】
第２の結晶物質のエピタキシャル層を前記第２の結晶物質とは異なる第１の結晶物質の基板上に形成する方法であって、基板表面に複数のシード粒子物質領域を形成することと、該シード粒子物質領域の周りにマスク物質の層を形成することと、該シード粒子物質領域から前記第２の結晶物質のナノウィスカを成長させることと、該ナノウィスカを成長サイトとして用いて前記第２の結晶物質の成長を継続し、それによって前記基板上に広がる前記第２の結晶物質のエピタキシャル層の形成を継続することと、からなる方法。
【請求項２６】
誘電体物質は炭素ベースの物質である請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
第１の結晶物質からなる結晶基板と、
前記結晶基板の表面を覆うマスク物質層であって、前記結晶基板の前記表面上でのエピタキシャル成長を阻害することができ、その中にナノメートル寸法の開口のアレイを有し該開口内に前記結晶基板の前記表面上のエピタキシャル成長サイトが露出しているマスク物質層と、
前記結晶基板の前記表面上の前記エピタキシャル成長サイトから成長した第２の結晶物質のエピタキシャル層と、
からなる層構造。
【請求項２８】
第２の結晶物質のエピタキシャル層を前記第２の結晶物質とは異なる第１の結晶物質の基板上に形成する方法であって、前記基板上に触媒シード粒子物質領域アレイを形成することと、該シード粒子物質領域の周りにマスク物質の層を形成することと、触媒シード粒子領域の下に前記第２の結晶物質の結晶相からなる初期成長領域を触媒作用により成長させることと、前記初期成長領域を成長サイトとして用いて前記第２の結晶物質の成長を継続し、それによって前記第１の結晶物質の前記基板上に広がる前記第２の結晶物質のエピタキシャル層の形成を継続することと、からなる方法。
【請求項２９】
第２の結晶物質のエピタキシャル層を前記第２の結晶物質とは異なる第１の結晶物質の基板上に形成する方法であって、前記第１の結晶物質基板の上面にＶ字形の溝を形成することと、前記Ｖ字形の溝の中に複数の触媒シード粒子を供給することと、前記第２の結晶物質のナノウィスカを触媒シード粒子から成長させることと、該ナノウィスカを成長核生成サイトとして用いて前記第２の結晶物質の成長を継続し、それによって前記第１の結晶物質の前記基板上に広がる前記第２の結晶物質のエピタキシャル層の形成を継続することと、からなる方法。
【請求項３０】
前記第１の結晶物質の基板の上面は＜１００＞面であり、前記Ｖ字形の溝内で該Ｖ字形溝の＜１１１＞面が露出している請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
第１の結晶物質の基板の表面上に成長させた前記第１の結晶物質とは異なる第２の結晶物質のエピタキシャル層からなる層構造であって、第１の結晶物質の基板の前記表面はＶ字形の溝を備え、前記Ｖ字形の溝から延びる複数のナノウィスカが前記第２の結晶物質のエピタキシャル層のための核生成サイトを構成する層構造。
【請求項３２】
基板上にナノウィスカを形成する方法であって、基板を準備することと、前記基板の一表面上に複数の触媒シード粒子を形成することと、はじめに基板から＜１１１＞成長方向に延びるナノウィスカを形成する第１の成長条件の下に前記触媒シード粒子からナノウィスカを成長させることと、続いて前記ナノウィスカ内に障壁物質の短いセグメントを成長させることにより前記ナノウィスカの＜１１１＞成長方向を＜１００＞方向に変更することとからなり、前記障壁物質を前記＜１１１＞成長方向を前記＜１００＞成長方向に方向転換するように選択する方法。
【請求項３３】
基板上にナノウィスカを形成する方法であって、基板を準備することと、前記基板の一表面上に複数の触媒シード粒子を形成することと、はじめに基板から＜１１１＞成長方向に延びるナノウィスカを形成する第１の成長条件の下に前記触媒シード粒子からナノウィスカを成長させることと、続いて該第１の成長条件を前記ナノウィスカの＜１００＞方向への成長をもたらす第２の成長条件に変更することにより前記ナノウィスカの＜１１１＞成長方向を＜１００＞方向に変更することと、からなる方法。
【請求項３４】
基板の上に形成されたナノウィスカであって、基板から当初は＜１１１＞方向に延在し、ナノウィスカの長さのより大きい部分において＜１００＞方向に延在するナノウィスカ。
【請求項３５】
その表面上に個々にアドレス可能な電気的接点領域のアレイを有する基板と、
前記接点領域の各々から延在し自由端で終端する少なくとも一つの１次元ナノ要素と、
前記少なくとも一つの１次元ナノ要素の自由端に隣接して配設することにより電界放出ディスプレイを構成し、該ディスプレイの要素は個々にアドレス可能である蛍光ディスプレイスクリーンと、
を有する電界放出ディスプレイ。
【請求項３６】
赤外域の像を可視光域の像にアップコンバートするディスプレイシステムであって、
一表面において赤外像を受光するための赤外放射透過性の導電性基板と、
基板の反対側から延在する１次元導電性ナノ要素であって自由端で終端する１次元ナノ要素のアレイと、
赤外像を可視光化したものを生成する、１次元ナノ要素の自由端に隣接して配置された電極を内蔵した蛍光ディスプレイスクリーンと、
を有するディスプレイシステム。
【請求項３７】
基板の金属化された接点領域から延在する１次元導電性ナノ要素からなる赤外または可視または紫外電磁放射用アンテナであって、該１次元ナノ要素は前記電磁放射の波長のおよそ四分の一の長さを有するアンテナ。
【請求項３８】
共鳴トンネルダイオードを作製する方法であって、該方法は基板上に設けられた結晶半導体物質のナノメートル寸法の径のコラムからなるナノウィスカを以下のプロセスによって形成することからなる方法：
基板上にナノメートル寸法の径の触媒シード粒子を付着させる、
前記基板および前記触媒シード粒子を前記触媒シード粒子が溶融する温度に加熱する、
シード粒子に第１の半導体物質を生成するための原料を供給し、該供給は前記原料が前記溶融触媒シード粒子に溶解しそこから結晶化して前記基板から延びる前記ナノウィスカの第１のセグメントを形成するような制御された温度・圧力条件下で行う、なお前記ナノウィスカの前記第１のセグメントは前記第１の結晶半導体物質からなる、
前記第１の半導体物質を形成するための前記シード粒子への原料の供給を中止する、
シード粒子に前記第１の半導体物質よりも大きいバンドギャップを有する第２の半導体物質を生成するための原料を供給する、なお該供給は電荷キャリアがそこをトンネリングすることを許容する長さの前記ナノウィスカの第２のセグメントを形成するに十分な期間の間行う、
前記第２の半導体物質を形成するための前記シード粒子への原料の供給を中止する、
シード粒子に前記第２の半導体物質よりも小さいバンドギャップを有する第３の半導体物質を生成するための原料を供給する、なお該供給は量子井戸を形成する長さの前記ナノウィスカの第３のセグメントを形成するに十分な期間の間行う、
前記第３の半導体物質を形成するための前記シード粒子への原料の供給を中止する、
シード粒子に前記第３の半導体物質よりも大きいバンドギャップを有する第４の半導体物質を生成するための原料を供給する、なお該供給は電荷キャリアがそこをトンネリングすることを許容する長さの前記ナノウィスカの第４のセグメントを形成するに十分な期間の間行う、
前記第４の半導体物質を形成するための前記シード粒子への原料の供給を中止する、
シード粒子に前記第４の半導体物質よりも小さいバンドギャップを有する第５の半導体物質を生成するための原料を供給する、なお該供給は前記ナノウィスカの第５のセグメントを形成するに十分な期間の間行う、
前記ナノウィスカの前記第１および第５のセグメント間の電気的接点および電気的端子を形成し、それによって前記共鳴トンネルダイオードのエミッタとコレクタを形成する。
【請求項３９】
一表面に形成された電気的接点領域のマトリックスを有する基板と、選択された電気的接点領域上に形成され基板表面から直立する一つまたは複数のナノウィスカからなる電極構造であって、個々の前記ナノウィスカあるいは個々の前記複数のナノウィスカは電気信号によって個別にアドレス可能である電極構造。
【請求項４０】
神経構造内にインプラントするようになされた請求項７０記載の電極構造。
【請求項４１】
酸化可能な物質で作られたナノウィスカであって、その長さに沿って酸化物の外周層を形成するように酸化されるが、該ナノウィスカがその自由端に有する触媒シード粒子メルトは酸素を含まない状態を維持するナノウィスカ。
【請求項４２】
第１のバンドギャップを有する物質からなるナノウィスカであって、その長さに沿って第２のバンドギャップを有する物質の外周層を形成するように処理されるが、該ナノウィスカがその自由端に有する触媒シード粒子メルトは該第２のバンドギャップを有する物質を含まないままであるナノウィスカ。
【請求項４３】
複数の並列し離間してナノウィスカ列を形成する複数のナノウィスカがそこから延在するベース部材を有するカンチレバービームアレイであって、それぞれのナノウィスカは外力を受けると屈曲するビームを構成し、かつ該ビームの屈曲運動を検知する手段を有するアレイ。
【請求項４４】
該ビームにはある有機分子または生体分子に対する感応性を有するコーティングが施され、分子がカンチレバービームに接触した際にある化学反応が生じて曲げ応力を発生する請求項４３記載のアレイ。
【請求項４５】
絶縁物質の層をその上に有する基板と、絶縁層の上に形成された導電層と、導電層および絶縁層内に形成された開口と、開口内に形成され基板から延在するナノウィスカとからなり、該ナノウィスカの自由端部の導電シード粒子メルトは導電層とほぼ同じ高さであり、ナノウィスカの機械的振動が前記導電層に電気的振動信号を生じさせるナノウィスカ構造。
【請求項４６】
該ナノウィスカはある種の分子を引きつけるコーティングを有し、ナノウィスカ上への分子の付着がナノウィスカの慣性特性を変化させ、それに従って前記導電層内の振動信号の周波数を変化させる請求項４５記載のナノウィスカ構造。
【請求項４７】
該構造は基準電流発生器を提供し、ナノウィスカの一振動周期あたり一つの電子が導電シード粒子メルトを介して導電層を輸送される請求項４５記載のナノウィスカ構造。
【請求項４８】
可撓性のカンチレバービームと、該ビームの端部にあるいは端部に向かって形成されカンチレバービームから直立するナノウィスカと、からなる走査型トンネル顕微鏡の探針。
【請求項４９】
共鳴トンネルダイオードを作製する方法であって、該方法は基板上に設けられた結晶半導体物質のナノメートル寸法の径のコラムからなるナノウィスカを以下のプロセスによって形成することからなる方法：
基板上にナノメートル寸法の径の触媒シード粒子を供給する、
前記基板および前記触媒シード粒子を前記触媒シード粒子が触媒として作用する温度に加熱する、
シード粒子に第１の半導体物質を生成するための原料を供給し、該供給は前記原料が前記触媒シード粒子から結晶化して前記基板から延びる前記ナノウィスカの第１のセグメントを形成するような制御された温度・圧力条件下で行う、なお前記ナノウィスカの前記第１のセグメントは前記第１の結晶半導体物質からなる、
前記第１の半導体物質を形成するための前記シード粒子への原料の供給を中止する、
シード粒子に前記第１の半導体物質よりも大きいバンドギャップを有する第２の半導体物質を生成するための原料を供給する、なお該供給は電荷キャリアがそこをトンネリングすることを許容する長さの前記ナノウィスカの第２のセグメントを形成するに十分な期間の間行う、
前記第２の半導体物質を形成するための前記シード粒子への原料の供給を中止する、
シード粒子に前記第２の半導体物質よりも小さいバンドギャップを有する第３の半導体物質を生成するための原料を供給する、なお該供給は量子井戸を形成する長さの前記ナノウィスカの第３のセグメントを形成するに十分な期間の間行う、
前記第３の半導体物質を形成するための前記シード粒子への原料の供給を中止する、
シード粒子に前記第３の半導体物質よりも大きいバンドギャップを有する第４の半導体物質を生成するための原料を供給する、なお該供給は電荷キャリアがそこをトンネリングすることを許容する長さの前記ナノウィスカの第４のセグメントを形成するに十分な期間の間行う、
前記第４の半導体物質を形成するための前記シード粒子への原料の供給を中止する、
シード粒子に前記第４の半導体物質よりも小さいバンドギャップを有する第５の半導体物質を生成するための原料を供給する、なお該供給は前記ナノウィスカの第５のセグメントを形成するに十分な期間の間行う、
前記ナノウィスカの前記第１および第５のセグメント間の電気的接点および電気的端子を形成し、それによって前記共鳴トンネルダイオードのエミッタとコレクタを形成する。