"基板と、前記基板上方に配置され、第1の平均ドットサイズのシリコン量子ドットを含む第1酸化シリコンマトリクス層と、第1酸化シリコンマトリクス層を挟む1対の第1酸化シリコン層とを含む、第1量子ドット構造と、前記基板上方に配置され、前記第1の平均ドットサイズと異なる第2の平均ドットサイズのシリコン量子ドットを含む第2酸化シリコンマトリクス層と、第2酸化シリコンマトリクス層を挟む1対の第2酸化シリコン層とを含む、第2量子ドット構造と、を有するシリコン量子ドット装置。前記第1量子ドット構造が、複数層の前記第1酸化シリコンマトリクス層と複数層の前記第1酸化シリコン層とが交互に積層された構成を有し、前記第2量子ドット構造が、複数層の前記第2酸化シリコンマトリクス層と複数層の前記第2酸化シリコン層とが交互に積層された構成を有する、請求項1記載のシリコン量子ドット装置。前記第2量子ドット構造が前記第1量子ドット構造の上方に積層され、前記第2の平均ドットサイズは前記第1の平均ドットサイズより小さく、太陽電池として機能する、請求項2記載のシリコン量子ドット装置。前記第1酸化シリコンマトリクス層及び前記第2酸化シリコンマトリクス層は、1nm~10nmの厚さを有し、前記第1酸化シリコン層及び前記第2酸化シリコン層は、0.5nm~2.0nmの厚さを有し、太陽電池として機能する、請求項3記載のシリコン量子ドット装置。前記第2量子ドット構造が前記第1量子ドット構造と並列に前記基板上に配置され、前記第1酸化シリコンマトリクス層は前記第2酸化シリコンマトリクス層と同一層から構成され、前記第2酸化シリコン層は前記第1酸化シリコン層と同一層から構成されている請求項2記載のシリコン量子ドット装置。さらに、前記第1酸化シリコンマトリクス層、第2酸化シリコンマトリクス層と同一層から構成され、第3の平均ドットサイズのシリコン量子ドットを含む、複数の第3酸化シリコンマトリクス層と、前記第1酸化シリコン層、前記第2酸化シリコン層と同一層から構成された複数の第3酸化シリコン層とを含む第3量子ドット構造であって、前記基板上で前記第1量子ドット構造、前記第2量子ドット構造と並列に配置された第3量子ドット構造、を有し、前記第2の平均ドットサイズは前記第1の平均ドットサイズより小さく、前記第3の平均ドットサイズは前記第2の平均ドットサイズより小さく、発光装置として機能する請求項5記載のシリコン量子ドット装置。基板上に酸化シリコン層とSiリッチの酸化シリコン層とを交互に堆積して積層を形成し、積層表面から水素イオンを照射し、Siリッチの酸化シリコン層中において、Siの凝集を促進してシリコン量子ドットを生じさせ、シリコン量子ドットを含む酸化シリコンマトリクス層を形成する、シリコン量子ドット装置の製造方法であって、積層厚さ方向または面内方向に関して異なる条件で水素イオン照射を行なうことより、異なる平均ドットサイズのシリコン量子ドットを形成する、シリコン量子ドット装置の製造方法。前記水素イオンの照射と同時、ないしは照射後、前記積層を加熱してアニールを行う請求項7記載のシリコン量子ドット装置の製造方法。前記アニールは500°C以下で行われる請求項8記載のシリコン量子ドット装置の製造方法。前記積層の厚さに対して前記水素イオンの照射を深さに依存するドーズ量で行ない、ドーズ量の高いSiリッチの酸化シリコン領域中に平均ドットサイズの大きいシリコン量子ドットを形成し、ドーズ量の低いSiリッチの酸化シリコン領域中に平均ドットサイズの小さいシリコン量子ドットを形成する請求項7~9のいずれか1項記載のシリコン量子ドット装置の製造方法。前記積層の形成が、前記酸化シリコン層と第1の厚さの第1のSiリッチの酸化シリコン層とを交互に積層し、その上に前記酸化シリコン層と前記第1の厚さより薄い第2の厚さのSiリッチの酸化シリコン層を交互に堆積することを含む、請求項7~9のいずれか1項記載のシリコン量子ドット装置の製造方法。前記積層に水素イオンを複数の加速エネルギで多重照射し、前記Siリッチの酸化シリコン層の厚さに依存するシリコン量子ドットを形成する請求項11記載のシリコン量子ドット装置の製造方法。前記基板に複数の領域を画定し、前記水素イオンの照射を領域によって異なるドーズ量で行い、領域毎にドーズ量に応じた平均ドットサイズのシリコン量子ドットを形成する請求項7~9のいずれか1項記載のシリコン量子ドット装置の製造方法。本発明の実施例の目的は、複数の領域に異なる特性を有するシリコン量子ドットを有するシリコン量子ドット装置を提供することである。本発明の実施例の他の目的は、複数の領域に異なる特性を有するシリコン量子ドットを形成することのできるシリコン量子ドット装置の製造方法を提供することである。実施例の1観点によれば、基板と、前記基板上方に配置され、第1の平均ドットサイズのシリコン量子ドットを含む第1酸化シリコンマトリクス層と、第1酸化シリコンマトリクス層を挟む1対の第1酸化シリコン層とを含む、第1量子ドット構造と、前記基板上方に配置され、前記第1の平均ドットサイズと異なる第2の平均ドットサイズのシリコン量子ドットを含む第2酸化シリコンマトリクス層と、第2酸化シリコンマトリクス層を挟む1対の第2酸化シリコン層とを含む、第2量子ドット構造と、を有するシリコン量子ドット装置が提供される。実施例の他の観点によれば、基板上に酸化シリコン層とSiリッチの酸化シリコン層とを交互に堆積して積層を形成し、積層表面から水素イオンを照射し、Siリッチの酸化シリコン層中において、Siの凝集を促進してシリコン量子ドットを生じさせ、シリコン量子ドットを含む酸化シリコンマトリクス層を形成する、シリコン量子ドット装置の製造方法であって、積層厚さ方向または面内方向に関して異なる条件で水素イオン照射を行なうことより、異なる平均ドットサイズのシリコン量子ドットを形成する、シリコン量子ドット装置の製造方法が提供される。シリコンリッチの酸化シリコン層に水素イオンを照射して、水素の存在下で、シリコン量子ドットを形成することができる。シリコンリッチの酸化シリコン層の条件、ないし照射する水素イオンの条件を調整することにより、異なる特性のシリコン量子ドットを作成することができる。シリコン中の酸素の拡散に関して、水素なしの場合の拡散障壁2.56eVが水素の存在下では1.25eVになるとの論文がある。室温におけるシリコン中の酸素の拡散係数は、水素の存在下で水素なしの場合の10の10数乗倍になることを意味する。本発明者は、酸化シリコン中の酸素の解離に関して、計算を行ない、水素なしの場合の解離係数8.6eVが水素の存在下では、2.6eVになる結果を得た。酸化シリコン中の酸素の拡散は、室温において、水素の存在下で水素なしの場合の10の数10乗倍になることを意味する。シリコンリッチの酸化シリコン膜中には、過剰のシリコン原子が存在する。シリコン原子とシリコン原子を結合する酸素原子が拡散で移動すると、シリコン原子とシリコン原子とが会合し、成長核を形成し得ることになる。シリコン結晶が成長すれば、シリコンリッチの酸化シリコンが、シリコンと酸化シリコンとに相分離することになる。水素の導入は、この相分離を格段に生じやすくすることになる。酸素原子の拡散距離が限られる場合、生じるシリコン結晶はシリコン量子ドットを形成することになろう。シリコン量子ドットは、そのサイズ球形であれば直径、他の形状であれば対応する寸法に応じて、その物性を変化させる。典型的には、サイズに応じて発光波長を変化させる。例えば、あるサイズのシリコン量子ドットからは赤色発光を生じ、サイズのより小さなシリコン量子ドットからは、緑色発光が生じ、さらにサイズの小さいシリコン量子ドットからは、青色発光が生じるように変化する。シリコン量子ドットは、エネルギギャップがドットサイズに応じて変化すると考えることが可能であろう。ドットサイズの異なるシリコン量子ドットを選択的に形成することが可能となれば、実用上極めて有効となろう。例えば、平面内に赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子を選択的に配置できれば、カラー表示装置を形成できるであろう。発光素子の代わりに、吸光素子太陽電池を形成する場合にも、シリコン量子ドットのサイズと波長との関係は同様となろう。青色波長にピーク感度を有する比較的小さなドットサイズのシリコン量子ドットは、ピーク青色波長より長波長の光は吸収しないであろう。赤色波長に高い感度を有する比較的大きなドットサイズのシリコン量子ドットは、赤色波長の光を吸収し、より高エネルギ短波長の光も吸収するであろう。下側に赤外-赤色感光素子、上側に緑色-青色感光素子を積層配置すれば、同一面積で広い波長領域の光を吸収し、電気量に変換することが可能になる。効率的な太陽電池を形成できるであろう。なお、多数のシリコン量子ドットを形成する場合には、平均ドットサイズによって物性を制御することになろう。以下、実施例に沿って本発明を説明する。図1A~図1Cは、第1の実施例による、平均ドットサイズの異なるシリコン量子ドットを積層配置した構成の製造方法を示す、基板の断面図である。図1Dないし図1Eは電極を形成したシリコン量子ドット装置を示す断面図である。図1Aに示すように、n型Si基板11の表面上に、Siと酸化シリコンとのコスパッタリング、またはシラン等のシリコンソースガスと酸素などの酸素ソースガスを用いたプラズマ化学気相堆積CVDにより、厚さ0.5nm~2.0nm、例えば厚さ約1nm、のSiO2酸化シリコン層12と厚さ1nm~10nm、例えば厚さ約5nm、のSiOxxは0より大で、2未満、例えば1程度層Siリッチ酸化シリコン層13とを交互に数十~100程度、例えば約40対、積層し、最上層のSiO2層12を積層する。x=1のSiOxは、2SiO=SiO2Siで示されるように、酸化シリコンとシリコンの混成状態と考えることができよう。相分離を生じさせれば、酸化シリコン相とシリコン相が生じるであろう。図1Bに示すように、厚さを小さくした、例えば厚さ2nmのSiOx層15と厚さ0.5nm~2.0nm、例えば厚さ約1nm、のSiO2酸化シリコン層12とを交互に数十~100程度、例えば約40対、積層する。積層の下部LPでは、厚さが5nmのSiOx層13とSiO2層12との交互積層が形成され、積層の上部UPでは、厚さが2nmのSiOx層15とSiO2層12との交互積層が形成される。図1Cに示すように、積層上部から水素イオンHを照射し、その加速エネルギを、数keV~約40keVの範囲でステップ状に例えば、5keV、10keV、20keV、40keVに切り替える。積層全体に水素イオンHが照射される。水素が存在することにより、酸素の拡散が促進される。必須ではないが、水素イオンの照射と同時に、または水素イオンの照射に続いて、温度300°C、10分程度のアニールを行なう。300°Cのアニールのみでは、酸素の拡散は限定される。アニール温度を高くすると、水素の存在/不存在による酸素の拡散の差が小さくなる。水素の存在/不存在によって、シリコン量子ドットを作り分けるには、アニール温度は500°C以下に設定することが望ましいであろう。例えばアニール温度は250°C~500°Cとする。上述の様に、水素の存在下で、酸素の解離、拡散が容易になっており、SiOx層13、15がSi量子ドットとSiO2とに相分離する。下部LPの厚さ5nmのSiOx層13中には平均サイズ5nm以下の量子ドット14が形成され、上部UPの厚さ2nmのSiOx層15中には平均サイズ2nm以下の量子ドット16が形成される。入射光の短波長成分は主に上部UPで吸収され、入射光の長波長成分は主に下部LPで吸収される。広い波長範囲の入射光を有効に吸収し、電荷に変換できるので効率的な太陽電池を構成できる。なお、Siリッチ酸化シリコン層が相分離して、Si量子ドットと酸化シリコン層となった時、この酸化シリコン層を酸化シリコンマトリクス層と呼ぶことがある。積層は酸化シリコン層と酸化シリコンマトリクス層との交互積層となり、酸化シリコンマトリクス層内にSi量子ドットが配置される。図1Dに示すように、n型Si基板11裏面にAl等の金属電極層17を形成し、積層上面にインジウム錫酸化物ITO酸化亜鉛ZnO等の透明電極19を形成して、太陽電池を形成する。図1Eに示すように、1層の酸化物透明電極19に代え、CVD法などで形成されるTiO2,SiNなどの単層構造からなる反射防止膜20と、その表面に、下部に太陽光が侵入するように、局所的に形成した金属電極21を用いることもできる。なお、シリコン量子ドットのサイズが10nmを越えると、その性質はバルクシリコンに近くなる。太陽電池に用いるシリコン量子ドットの平均サイズとしては、1nm~10nm程度が適当であろう。十分高濃度の水素を照射する場合、Siリッチの酸化シリコン層の厚さは、希望するシリコン量子ドットの平均サイズを考慮して設定することができよう。酸化シリコン層はシリコン量子ドットの分離、保護の機能を有する。この点からは分離保護膜と呼ぶことができ、酸化シリコンに限らず、他の絶縁材料で形成することも可能である。但し、Siリッチの酸化シリコン層との相性、信頼性などの点からは酸化シリコンが好ましい。バイアス電圧を印加しない、太陽電池のような用途では、分離保護膜を電荷がトンネルすることが望まれ、その厚さはトンネル可能な厚さに制限される。図2A,2Bは、第2の実施例による太陽電池とその製造プロセスを説明する断面図である。図2Aに示すように、n型Si基板11の表面上に、厚さ0.5nm~2nm、例えば厚さ1nmの酸化シリコン層12と、厚さ1nm~10nm、例えば厚さ5nmのSiリッチ酸化シリコン層13を交互に、例えば100層ずつ、積層し、最後に厚さ1nmの酸化シリコン層12を形成する。図2Bに示すように、例えば、積層10底面近傍に強度ドーズ量のピークを有する水素イオンHを積層10に照射する。水素イオンの照射に続き、または水素イオンの照射と共に300°C、10分以下のアニールを行なう。水素イオンの加速エネルギは、積層の厚さに応じて変化させ、積層の下部で高ドーズ、積層の上部で明らかにド-ズ量が減少するようにする。Siリッチ酸化シリコン層中でのSiと酸化シリコンの相分離を促進し、高ドーズ量領域で大きなシリコン量子ドット、低ドーズ量領域で小さなシリコン量子ドットを形成する。例えば、積層の全厚さが150nmなら加速エネルギ15keV程度、積層の全厚さが650nmなら加速エネルギ65keV程度で水素イオンを加速する。水素イオンビームの加速エネルギに応じて水素の侵入深さが決まり、その上部では水素が徐々に薄くなる濃度で分布する。積層10内部において、水素イオンドーズ量のピーク深さから、上方に向かうに従い、水素イオンのドーズ量は減少し、水素イオンのドーズ量が減少した浅い位置のSiリッチ酸化シリコン層13中では形成されるシリコン量子ドットのサイズが小さくなる。従って、1回の水素イオン注入により、下部で大きく、上部に向かうに従い小さくなるシリコン量子ドットを形成することができる。電極は、第1の実施例同様に形成することができる。図3A~図3Cは、第3の実施例によるシリコン量子ドット装置の構成と製造方法を示す断面図である。基板表面に、例えば第1、第2、第3の領域が画定される。それぞれ1つの領域を例示するが、実際にはそれぞれ多数個とできる。図3Aに示すように、シリコン、ガラス等の基板11上、第1、第2、第3の各領域に電極23を形成し、酸化シリコン等の絶縁膜中に覆って駆動基板11xを形成する。駆動基板11xの表面上に、厚さ1nm~10nmのシリコンリッチの酸化シリコン膜13、厚さ0.5nm~3nmの酸化シリコン膜12を交互に積層し最表面を酸化シリコン層12とした積層構造10を形成する。図3Bに示すように、積層構造を有する駆動基板を加熱し、水素イオンHを積層表面から第1の領域に選択的に照射して、被照射領域に所望サイズのシリコン量子ドットを形成する。例えば、500°C付近の温度で、高ドーズ量の水素イオンを照射することにより平均ドットサイズ5nmのシリコン量子ドットを形成する。図3Cに示すように、第2の領域に水素イオンを照射し、平均ドットサイズ1.5nmのシリコン量子ドットを形成する。第3の領域に水素イオンを照射し、平均ドットサイズ1nmのシリコン量子ドットを形成する。その後、各領域上に透明電極を形成する。上下対向電極間に電圧を印加し、電流を流すことによりシリコン量子ドットから、所定波長の光を発光させ、透明電極側から出射光を取り出すことができる。シリコン量子ドットは、直径1nm付近が青色発光し、直径4nm~10nmが赤色発光する。緑色発光ドット、黄色発光ドット、等も形成することにより、カラー表示を行うことができる。なお、基板11をガラス等の透明基板とし、電極23を透明電極とすることにより、基板側から発光を取り出すこともできる。出射側の電極は透明電極とし、対向電極はアルミニウム、銀等の高反射率の金属電極とすれば、外部光取り出し効率を高めることができる。本実施例によれば、水素イオンのドーズ量、照射時間を調整することによりシリコン量子ドットのサイズを調整できる。面内に異なる厚さのSiリッチ酸化シリコン層を作り分けなくても、異なる色で発光するシリコン量子ドットを有する発光素子を形成することが可能である。以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限られるものではない。例えば、例示した材料、数値は制限的なものではない。"