(57)【要約】グラフェン膜（２２０）と；第１単層である、前記グラフェン膜（２２０）に接して配置された第１タイプの量子ドット（２３０）の第１配列と；第２単層である、前記グラフェン膜（２２０）に接して配置された第２タイプの量子ドット（２３０）の第２配列と；前記グラフェン膜（２２０）の一端に接続された入力電圧源（Vdd）と；前記第１配列の量子ドット（２３０）と前記第２配列の量子ドット（２３０）との間のグラフェン膜（２２０）に接続された出力電圧プローブ（２６０）を備える、装置。【選択図】図２a
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラフェン膜と；
第１単層である、前記グラフェン膜に接して配置された第１タイプの量子ドットの第１配列と；
第２単層である、前記グラフェン膜に接して配置された第２タイプの量子ドットの第２配列と；
前記グラフェン膜の一端に接続された入力電圧源と；
前記第１配列の量子ドットと前記第２配列の量子ドットとの間のグラフェン膜に接続された出力電圧プローブと；
を備える、装置。
【請求項２】
前記第１タイプの量子ドットは、バンドギャップエネルギーに関して前記第２タイプの量子ドットと異なる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１タイプの量子ドット及び前記第２タイプの量子ドットは、両方の間のバンドギャップを狭くするように選択される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記量子ドットの第１配列及び第２配列を有する複数の前記グラフェン膜が並列構成で配置され、ここで、該第１配列と該第２配列は相互に接して配置され、前記入力電圧源は該グラフェン膜の各々の一端に接続される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記グラフェン膜を処理エレクトロニクスに接続するために、該グラフェン膜に統合又は結合されたインターコネクトを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記インターコネクトは導電手段を備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記インターコネクトは、前記グラフェン膜の幅の約１０倍の幅を有する、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記インターコネクトはグラフェン又酸化イリジウムスズを含む、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記第１タイプの量子ドット及び前記第２タイプの量子ドットに、第２のグラフェン膜が配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
第１単層である、第１のグラフェン膜に接して配置された第１タイプの量子ドットの第１配列と、第２単層である、前記第１のグラフェン膜に接して配置された第２タイプの量子ドットの第２配列とで、入射光を受光することと；
前記受光した入射光の波長に基づいて、前記第１のグラフェン膜の導電率を変調することと；
前記第１配列の量子ドットと前記第２配列の量子ドットとの間の点から電圧を出力することと；
を含む、方法。
【請求項１１】
前記量子ドットの第１配列及び前記量子ドットの第２配列を通過する光は、  前記受光した入射光の波長よりも短い波長を有し、前記受光した入射光は、前記出力電圧が実質的に一定である間、前記第１のグラフェン膜を流れる電流を変化させる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記受光した入射光の波長は、前記量子ドットの第１配列を通過する光の波長よりも長く、前記出力電圧が変化するような前記量子ドットの第２配列を通過する光の波長よりも短い、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記光の波長に基づいて前記第１のグラフェン膜の導電率を変調することは、特定の波長領域に亘るスペクトル識別を可能にする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
スペクトル識別を決定するために、プロセッサを用いてデータを処理することを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
第３単層である、第２のグラフェン膜に接して配置された第２タイプの量子ドットの第３配列と、第４単層である、前記第２のグラフェン膜に接して配置された第３タイプの量子ドットの第４配列とで、入射光を受光することを更に含み、
前記第１のグラフェン膜及び前記第２のグラフェン膜は並列に配置される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
１つ又は複数の命令を含むコンピュータプログラムであって、前記１つ又は複数の命令は、装置の１つ又は複数のプロセッサで実行されると、前記装置に少なくとも：
受光した入射光の波長に基づいて、グラフェン膜の導電率を変調することと；
第１配列の量子ドット及び第２配列の量子ドットとの間の点から電圧を出力すること
を実行させる、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願に記載の例示的及び非限定的実施形態は、概して携帯デバイスの周辺光センサに関し、より具体的には携帯デバイス用の狭帯域光検出素子に関する。
【先行開発の概要】
【０００２】
周辺光センサは殆どの携帯デバイスに組み込まれている。こうしたセンサは、携帯デバイスのディスプレイの視認性を高め電源管理をし易くするために、背景光によってディスプレイの輝度を調節する。周辺光センサの核心要素は光検出素子である。現在、多くの周辺光センサには、光検出素子としてシリコンフォトダイオードが使用されている。シリコンは光吸収性の低い材料であることから、上述のセンサは相当な広さの面積を占めるものであり、また厚みに関しても十分な光吸収のためには相当量が必要なため、概して分厚く作成される。
【０００３】
商用利用可能な種々の光検出素子の仕様には、携帯デバイスに組み込むための要件が数多く提示されている。例えば、携帯デバイスの表面のスペースが重要視されている。一方では、携帯デバイスのハンドセットには通常複数の機能が組み込まれていることが要望される。しかし他方では、携帯デバイスはより薄くて軽く、その平面部は最大限の画面で占めることも要望される。通常、機能の数と画面サイズの間のトレードオフによって、周辺環境との直接的なやり取りに必要なセンサを配置する僅かな余地を残すことができる。
【摘要】
【０００４】
以下の摘要は単なる例示であり、本出願の特許請求の範囲を限定しようとするものではない。
【０００５】
ある態様に従って、次の装置、即ち、グラフェン膜と；第１単層である、前記グラフェン膜に接して配置された第１タイプの量子ドットの第１配列と；第２単層である、前記グラフェン膜に接して配置された第２タイプの量子ドットの第２配列と；前記グラフェン膜の一端に接続された入力電圧源と；前記第１配列の量子ドットと前記第２配列の量子ドットとの間のグラフェン膜に接続された出力電圧プローブを備える、装置が提供される。
【０００６】
別の態様に従って、次の方法、即ち、第１単層である、第１のグラフェン膜に接して配置された第１タイプの量子ドットの第１配列と、第２単層である、前記第１のグラフェン膜に接して配置された第２タイプの量子ドットの第２配列とで、入射光を受光することと；前記受光した入射光の波長に基づいて、前記第１のグラフェン膜の導電率を変調することと；前記第１配列の量子ドットと前記第２配列の量子ドットとの間の点から電圧を出力することを含む、方法が提供される。
【０００７】
別の態様に従って、次の非一時的コンピュータ可読記憶媒体、即ち、１つ又は複数の命令の１つ又は複数のシーケンスを含み、前記１つ又は複数のシーケンスは、装置の１つ又は複数のプロセッサで実行されると、前記装置に少なくとも：受光した入射光の波長に基づいて、グラフェン膜の導電率を変調することと；第１配列の量子ドットと第２配列の量子ドットとの間の点から電圧を出力することを実行させる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
前述した態様とその他の特徴については、添付図面と合わせて以降の記述で説明される。
【０００９】
【図１ａ】グラフェン膜と量子ドット（ＱＤ）を備える光検出素子の斜視図である。
【００１０】
【図１ｂ】図１ａの光検出素子のＱＤで生じた電子とホールの光電荷の模式図である。
【００１１】
【図１ｃ】図１ａの光検出素子のグラフェン膜の導電率の経時変化を示すグラフ表現である。
【００１２】
【図１ｄ】図１ａの光検出素子のグラフェン膜に電子が移動される様子の概略的表現である。
【００１３】
【図１ｅ】電子がグラフェン膜に移動されるときにおけるグラフェン膜の導電率の経時変化を示すグラフ表現である。
【００１４】
【図２ａ】グラフェン膜とバンドギャップの異なる２つのＱＤドメインを備える光検出素子の概略的表現である。
【００１５】
【図２ｂ】図２ａの光検出素子を２つのフォトトランジスタとしてモデル化した概略的表現である。
【００１６】
【図３】フォトトランジスタを並列配置した帯域幅配置を備える光検出素子の例示的実施形態である。
【００１７】
【図４】直列配置した帯域幅フォトトランジスタを備える光検出素子の例示的実施形態である。
【００１８】
【図５】ある種の相互接続形状を示す全グラフェン型光検出素子の例示的実施形態である。
【００１９】
【図６】分光用光学センサの使用方法に関する例示的実施形態のフローチャートである。
【実施例の詳細説明】
【００２０】
多くの周辺光センサは、全可視スペクトルに亘ってセンサが受光した入射光の光量を単に検出するのみである。仮に、最低限のスペクトル識別だけでもが可能であれば、こうしたセンサによってユーザの文脈化と周辺のインテリジェンスという領域でより多くの機能が可能となろう。換言すれば、こうしたセンサが組み込まれているデバイスのユーザは、様々な時刻・場所における照射パターンを分析することによって、デバイスとその周辺に関する有益な情報を抽出することができる。これは、センサアレイに様々なフィルタを適用することによって実現される。しかし、フィルタの使用は、デバイスの表面領域の利用の点では最適効率を得られない可能性がある。また、センサが透明でないこともある。
【００２１】
望ましいセンサとは、携帯デバイス（例えば、電話機のハンドセットやタブレット、コンピュータ、カメラ等）の表面又は画面の僅かな領域を占めるだけで済むように小型化可能なものである。こうしたセンサは、他の専用領域に影響を与えず画面の最上面に直付けすることができるように透明でもある（又は実質的に透明で見た目が分からないものである）。本出願で用いられる「透明」光検出素子とは、入射光の極一部分を吸収するだけで測定可能な信号を生成するように適切な感度を有するものである。
【００２２】
本出願に添付の図面を参照して、量子ドット（ＱＤ）とグラフェンのシステムを有する光検出素子の例示的実施形態を説明する。こうしたシステムは、携帯デバイスの色識別眼（chromatic eyes）として利用するために、小型で透明、かつ色感度の高い周辺光検出器の組込みを可能にする。こうした光検出素子の特徴が図に示された例示的実施形態を参照しながら説明されることになるが、実施形態に関する多数の変形形態においては、他の特徴も具現化され得るという点を理解しなくてはならない。加えて、素子や材料としてあらゆる適切なサイズや形状、タイプのものを使用することもできる。
【００２３】
光検出素子のある例示的タイプは、半導体量子ドット（ＱＤ）とグラフェンの組合せを備える。ＱＤの材料にはIII-V族化合物又はII-IV族（例えば、カルコゲニド）化合物の基本構造体、又はこれらを組み合わせたヘテロ構造体が含まれる。ＱＤ材料にはあまり制約がなく、他の半導体材料が利用されてもよい。例えば、光検出素子の別の例示的タイプでは、ナノ結晶とグラフェンの組合せを備え、ナノ結晶が量子ドットよりも大きいものもある。ナノ結晶の可能な形状には、球や棒状、テトラポッド状、リング状、又は前記形状の組合せ等が含まれるが、これらの限定されるものではない。本出願の例示的実施形態はＱＤに関して記述されているが、ここで記述された例示的実施形態の何れにおいてもナノ結晶を採用することができるという点を理解しなくてはならない。
【００２４】
図１ａ、１ｂ及び１ｄには、こうした例示的タイプの光検出素子に関するモデルが参照番号１００で概括的に示されており、以降ではこれを「光検出素子１００」と呼ぶ。光検出素子１００は１つ又は複数のフォトトランジスタ１１０を備え、各フォトトランジスタ１１０はグラフェン膜１２０によって規定され、グラフェン膜はバンドギャップＥＧの半導体ＱＤ１３０によって少なくとも一部が覆われ、フォトトランジスタ１１０は電極リード１４０に接続され、電極リードはそれぞれ電圧バイアスVbiasとグランド１５５に接続されている。ＱＤ１３０はエネルギーＥの衝突光子を吸収する。ここで、Ｅ＞ＥＧであるため、電子−ホール対１５０を生成する。電子−ホール対は、図１ｂに示すようにＱＤ１３０において電子１５２とホール１５４の光電荷を含む。ＱＤ１３０の電子−ホール対１５０に対するグラフェン膜１２０の導電率は、図１ｃに示すように経時的に一定である。図１ｄに示すように、生成される電子−ホール対１５０について、電子１５２又はホール１５４の一方がグラフェン膜１２０に移動し（電子１５２とホール１５４は電荷の符号が互いに逆である）、もう一方はキャリアとしてＱＤ１３０にトラップされた状態でいる。図示された例示的実施形態では、１個の電子１５２がグラフェン膜１２０に移動されている。トラップされたキャリアはフォトゲート効果を生じさせ、それによって、静電結合を通じてグラフェン膜１２０の導電率を変化させる。図１ｅに示すように、グラフェン膜１２０の導電率は経時変化する。照射によるグラフェン膜１２０の導電率の増減は、グラフェンのドープとＱＤ１３０の帯電の両方に依存する。より具体的には：正帯電したＱＤとｐ型ドープのグラフェンでは導電率は下がり；正帯電したＱＤとｎ型ドープのグラフェンでは導電率は上がり；負帯電したＱＤとｐ型ドープのグラフェンでは導電率は上がり；負帯電したＱＤとｎ型ドープのグラフェンでは導電率は下がる。
【００２５】
キャリアとして最終的にＱＤ１３０にトラップされる電荷は、グラフェン膜１２０のグラフェン分子とＱＤ１３０の材料との間での特定のバンド配置に依存する。これは外部電界によっても制御可能である。
【００２６】
フォトトランジスタ１１０の特徴として超高感度であることが挙げられ、特定の条件下では単一光子レベルまで到達可能である。フォトトランジスタ１１０の他の特徴は、サイズ（例えば、相対的に小型であること）や透明性に関連する。そして、フォトトランジスタ１１０の感度と透明性との間にはトレードオフの関係がある。とりわけ、ＱＤ１３０の層が厚くなるほど入射光の吸収は大きくなり、その結果、感度は上がるが光透過性は相対的に低くなる。反対に、単層のＱＤ１３０では透明度が高くなるがその分感度は低くなる。本出願で開示した例示的実施形態に関して述べれば、単層のＱＤ１３０でも、通常の周辺光条件下での応答に適切な感度を有している。要するに、ＱＤ１３０とグラフェン膜１２０の両方を備えるフォトトランジスタ１１０には、それを、色識別眼として使用される高度な周辺光検出器のための魅力的なコンポーネントにする様々な特徴を有している。ＱＤとグラフェン膜を備えるフォトトランジスタの例示的設計及び組立構造は、本出願で開示する狭帯域フォトトランジスタの例示的実施形態で説明される。
【００２７】
図２ａには、光検出素子の別の例示的実施形態が参照番号２００で概括的に示されており、以降ではこれを「光検出素子２００」と呼ぶ。図１ａに描かれた光検出素子１００が、潜在的な小型透明周辺光検出器のある例示的形態であるという点に留意しなくてはならない。しかし、そこでの光検出素子１００はＥＧより高いエネルギーを持つ全光子に応答するのであり、効果的なスペクトル識別を行うものではない。光検出素子２００は、本出願で実施的に記述されている光検出素子の例示的実施形態と同様に、高分光感度装置としてフォトトランジスタ２１０を採用しつつ、小型化と透明性の利点も保持している。
【００２８】
図２aの光検出素子２００は帯域幅光検出素子である。帯域幅光検出素子は通常、バンドパスフィルタとして動作する材料によってカバーされた全可視光検出素子である。光検出素子２００では、狭帯域光検出素子を作成するために帯域幅は狭く取られている。バンドパスフィルタ自体は、その材料に関する透明性が欠けるため、本出願で開示される狭帯域光検出素子の例示的実施形態では使用されていない。
【００２９】
光検出素子２００では、グラフェン又はグラフェン膜２２０の薄い層と、グラフェン膜２２０に単層配置されたＱＤ２３０のみを使用することによって帯域幅を狭くしている。これにより、光検出素子２００を採用するシステムの透明性特性を維持している。複数のＱＤ２３０の層を積層することで、より感度を高めつつ適切な透明性を持つことができるが、次に記述する光検出素子の例示的実施形態では、単層ＱＤ２３０のみが使用されている。また、実施的に開示している実施形態に関しては、次の慣例が採用される：λn+1 < λ(n)(n+1) < λn。ここで、λは光の波長、n はＱＤ２３０の特定ドメインを表わす。
【００３０】
図２ａに示す光検出素子の例示的実施形態では、グラフェン膜２２０はリボン（「チャネル」）状の形をしており、２つの異なるタイプの（例えば、異なる材料の）ＱＤ２３０と接している。ＱＤ２３０はそれぞれ個別のドメインとして用意され、グラフェン膜２２０上に配置されるか、内部に配置されるか、あるいは接触して並べられている。グラフェン膜２２０に電流が流れるように、チャネルの一方（Vdd）には入力電圧源（例えば、直流電源）、もう一方にはグランド１５５が接続されている。２つのＱＤドメインの間の中間チャネルには電圧プローブ２６０が接続されている。図２ｂに示すように、ＱＤ２３０に接するチャネルの一部はフォトトランジスタ２１０として挙動し、入射光を受光し、ＱＤ２３０のバンドギャップに関連する波長（それぞれλ1及びλ2）よりも短い波長の光に応答する。
【００３１】
図２ａ及び２ｂを参照すると、フォトトランジスタ２１０は λ > λ1では応答しない。しかし、例示的実施形態によっては、２タイプのＱＤ２３０があって、バンドギャップだけが異なり、グラフェンの密度とバンド配置の点では差が無い場合、各フォトトランジスタ２１０はλ < λ2では同じ様に動作し、グラフェンの導電率を同程度になるまで変調する。結果として、チャネルを流れる全電流が変化するが、中間チャネルの出力電圧は略一定に維持される。別の例示的実施形態では、λ2 < λ < λ1の場合、チャネルの一方だけが（吸収端λ1に関連するＱＤ又はナノ結晶ドメイン１（２３０で示す）を介して）変調され、それに応じて出力電圧V(λ12) は、チャネルの両側での非対称な電位低下を反映して変化する。したがって、このシステムは帯域幅光検出素子として挙動することになる。帯域幅光検出素子の出力が規定範囲の波長にのみ応答し、その範囲が望ましいバンドギャップのＱＤ材料を選択することによって、異なるＱＤ２３０間のバンドギャップ差と同じ幅で決めることができることから、帯域幅光検出素子は狭帯域光検出素子でもある。
【００３２】
次に図３を参照すると、色識別眼として使用するための光検出素子の例示的実施形態が参照番号３００で概括的に示されている。色識別眼３００はプロセッサに接続されてもよい。入射光を受光するために、前述したフォトトランジスタ２１０を２個以上使用することもできる。そのようにすると、グラフェン膜は別々のＱＤによって変調され、（例えば、プロセッサを介して）任意の波長範囲に亘ってスペクトル識別を行える。ある構成では、特定の関心スペクトル領域内の連続帯域をカバーするフォトトランジスタ２１０の配列が並列に配置される。ここで、各グラフェン膜２２０の一方には入力電圧源（Vdd）、各グラフェン膜２２０のもう一方にはグランド１５５、そして２つのＱＤドメインの間の中間チャネルには電圧プローブ２６０がそれぞれ接続されている。
【００３３】
こうした並列配置構成により、色識別眼が（例えば、プロセッサを介して）決定論的較正済みスペクトル分析を行うことができる。この配列におけるフォトトランジスタ２１０の数を増やせばスペクトル分析の分解能を上げられるが、組立工程と回路配置はより複雑になる（これは例えば、フォトトランジスタ毎に電圧が出力されるからである）。
【００３４】
色識別眼３００の適切な動作のためには、フォトトランジスタ２１０が飽和電圧よりも低い電圧で動作しなくてはならない。飽和電圧とは、照射源によって生じるフォトトランジスタからの出力電圧が最大となる電圧点である。飽和は高い照射強度で起きる可能性がある。特に、ＱＤ２３０にトラップされる電荷数が多過ぎて、光子束が更に増えても電荷を増やすことが困難になるときに飽和が起きる。例えば、衝突光が非常に強い青成分を持つ場合、赤からシアンの帯域幅を持つ全てのフォトトランジスタ２１０は飽和し、あらゆるサブ青（sub-blue）成分の適切な検出が妨げられることになる。光子密度飽和は、高強度レーザースポットを励起に使用するときには観測され得るが、周辺光においては重要な問題にはなり難い。
【００３５】
次に図４を参照すると、色識別眼として使用するための光検出素子の別の例示的実施形態が参照番号４００で概括的に示されている。色識別眼４００は直列構成になるように配置される。ここで、応答する帯域幅が異なるＱＤドメインを３以上持つフォトトランジスタ２１０が一直線に接続されている（即ち、単一のグラフェン膜２２０（リボン）がチャネルとして動作し、全ての可変バンドギャップＱＤドメインに接している）。前述の実施形態のように、グラフェン膜２２０の一方は入力電圧源（Vdd）に接続され、グラフェン膜２２０のもう一方はグランド１５５に接続されている。出力プローブ２６０は、連続したドメイン対の間に位置する出力端子である。
【００３６】
直列配置形状の利点は、ある固定のVddに対してチャネルに流れる電流が並列配置と比べて非常に小さく、色識別眼４００の消費電力が低くなることである。また、こうした直列配置は並列配置よりもコンパクトなアーキテクチャーを提供する。さらに、こうした直列配置形状により、（例えば、プロセッサを介した）スペクトルデータの分析が、文脈付けを目的として様々な周辺光パターンを分類する機械学習アルゴリズムに依存している場合に、望ましい性能を与えることができる。
【００３７】
本出願で記述したフォトトランジスタ２１０は非常に小さく透明に作ることが容易に行えるが、フォトトランジスタ２１０には、透明領域から離れて位置する処理エレクトロニクスに接続される３つの端子（例えば、Vddと電圧プローブ２６０、グランド１５５）が具備される。図５に示すように、処理エレクトロニクスへの接続は、グラフェン膜２２０の位置に統合又は結合された透明（又は実質的に透明な）インターコネクト５００のような導電手段を介して行われる。インターコネクト５００はグラフェンでもよく、その結果、コストを最小化し、将来の変形可能デバイスに適合するよう機械的可撓性を高めるために、全グラフェンデバイスを規定することができる。グラフェンは単層で配置されてもよい。インターコネクト５００はグラフェンに限定されるものではなく、導電性酸化物（例えば、酸化イリジウムスズ等）のような他の材料が使用されてもよい。
【００３８】
フォトトランジスタ２１０が最適性能を提供するために、チャネルの変調部分（即ち、ＱＤ２３０と接する部分）には回路の最大抵抗部品が含まれる。インターコネクト５００が同等の抵抗値を持つ場合、光照射下での全電流変調は小さくなる。フォトトランジスタ２１０の透明性を高める目的でインターコネクト５００に単層グラフェンが使用される場合、抵抗狭窄部はＱＤドメインと重なる。
【００３９】
グラフェン膜２２０に関するインターコネクト５００の幅を拡げると、デバイス全体のサイズにも影響する。グラフェン膜２２０によって規定されたチャネル狭窄部は幅が約１０マイクロメートル（μm）と見積もられるが、インターコネクトは約１０倍広い（例えば、約１００μm）幅で作成される。これは、並列又は直列の何れかの配置の全透明色識別眼３００・４００は依然として比較的狭い領域（約１ミリメートル四方の正方形領域）に合うように作られていることを意味する。このことは、現在の周辺光センサと比べても相当大きな改善である。
【００４０】
色識別眼３００・４００の例示的製造方法では、グラフェン膜２２０は化学気相蒸着（ＣＶＤ）により蒸着され、色識別眼アプリケーションに合うガラスやプラスチック等の透明（又は実質的に透明な）基板に移動される。チャネルとインターコネクトの形成は、光リソグラフィ及びエッチング技術を用いて行うことができる。
【００４１】
ＱＤ２３０は溶液法で生成され、最終基板に集められる。ＱＤ２３０を生成して組み立てる例示的方法では、ＱＤドメインは基板へのインクジェットプリントで形成される。適切な機能化を介した選択的結合のような他の方法も可能である。
【００４２】
例示的実施形態によっては、幅広いバンドギャップに跨がりつつ、同様の化学的特性を有するＱＤ２３０が望まれる。それ故、ＱＤ２３０の吸収開始点を合わせるために、スペクトル領域毎に異なる半導体材料を選択するのではなく、ＱＤ２３０の閉込め効果を変更することが可能となる。とりわけ、比較的狭いバンドギャップを持つ適切な材料を選択することができ、ＱＤ２３０の直径を約４から２０ナノメートル（ｎｍ）の範囲まで小さくすることによって、青色の吸収開始点をずらすことができる。（このサイズのＱＤ２３０は狭い粒度分布で得ることもできる。）
【００４３】
どの実施形態においても、グラフェン膜２２０はＱＤドメインの上下両方に配置することができ、同様の又は等価の結果が得られる。少なくとも２層のＱＤ２３０が使用される場合、望ましい感度／透明度の比率は、グラフェン膜２２０の上下に同数のＱＤ層を配置することによって達成される。
【００４４】
次に図６を参照すると、分光用色識別眼を用いる例示的方法が参照番号６００で概括的に示されている。以降ではこれを「方法６００」と呼ぶ。方法６００の受光ステップ６１０では、入射光がグラフェン膜２２０に接して配される第１タイプ及び第２タイプのＱＤ２３０で受光される。ＱＤ２３０は、グラフェン膜２２０に単層で配置されている。変調ステップ６２０では、受光した入射光の波長に基づいて、グラフェン膜２２０の導電率が変調される。分析ステップ６２５が実行され、メモリとプロセッサを有するコントローラによって、波長データの分光分析が行われる。出力ステップ６３０では、第１タイプのＱＤ２３０と第２タイプのＱＤ２３０との間に配置されたグラフェン膜２２０の点から、（分光分析に基づいて）電圧が出力される。
【００４５】
ある例示的実施形態では、装置が、グラフェン膜と；第１単層である、前記グラフェン膜に接して配置された第１タイプの量子ドットの第１配列と；第２単層である、前記グラフェン膜に接して配置された第２タイプの量子ドットの第２配列と；前記グラフェン膜の一端に接続された入力電圧源と；前記第１配列の量子ドットと前記第２配列の量子ドットとの間のグラフェン膜に接続された出力電圧プローブを備える。
【００４６】
別の例示的実施形態では、第１単層である、第１のグラフェン膜に接して配置された第１タイプの量子ドットの第１配列と、第２単層である、前記第１のグラフェン膜に接して配置された第２タイプの量子ドットの第２配列とで、入射光を受光することと；前記受光した入射光の波長に基づいて、前記第１のグラフェン膜の導電率を変調することと；前記第１配列の量子ドットと前記第２配列の量子ドットとの間の点から電圧を出力することを含む、方法が提供される。
【００４７】
別の例示的実施形態では、非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、１つ又は複数の命令の１つ又は複数のシーケンスを含み、前記１つ又は複数のシーケンスは、装置の１つ又は複数のプロセッサで実行されると、前記装置に少なくとも：受光した入射光の波長に基づいて、グラフェン膜の導電率を変調することと；第１配列の量子ドットと第２配列の量子ドットとの間の点から電圧を出力することを実行させる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体が提供される。
【００４８】
前述した説明は一例に過ぎないという点に留意しなくてはならない。当業者であれば、種々の代替や変更を考え出すことができる。例えば、種々の従属請求項に記載した特徴は、あらゆる適切な組合せにおいて互いに組み合わせることができる。加えて、前述した別々の実施形態からの特徴を選択的に組み合わせて新たな実施形態にすることもできる。したがって、本出願での記述は、添付の請求項に記載する範囲内にあるこうした代替、変更、及び変形の全てを包含しているものである。
【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１ｅ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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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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【国際調査報告】
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