JP6058775B2 - 光周波数整流用の方法及び装置 - Google Patents
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Description
本願は、2010年1月4日に出願された米国仮出願第61/335201号の優先権を主張し、その全内容は参照として本願に組み込まれる。
図1A
180 入射放射
188 点接触接合
190 ナノワイヤ、ナノチューブ
196 外部負荷
198 コレクタ電極
199 パッチアンテナ
Claims (26)
- 入射放射を受信してDC電流に変換するための装置であって、
(a)基板と、
(b)前記基板上に積層され、前記基板の近位縁から前記基板の長手方向に沿って部分的に延在している第一のコーティングと、
(c)前記第一のコーティング上に積層され、前記第一のコーティングの近位縁から前記第一のコーティングの長手方向に沿って部分的に延在している第一の電極と、
(d)前記第一のコーティング上に積層され、前記第一の電極の遠位縁から、前記第一のコーティングの遠位縁を超えて延在している金属アンテナであって、鋭い縁を備えた末端のチップを有し、幾何学的に非対称なトンネル接合の一部であり、且つ前記入射放射を受信可能な金属アンテナと、
(e)前記金属アンテナ上に積層され、前記第一の電極の遠位縁から、前記金属アンテナの遠位縁を超えて延在し、且つ、前記金属アンテナを覆うように前記金属アンテナの遠位縁において下方に延在しているプラズモン層と、
(f)前記プラズモン層と前記第一のコーティングの末端部によって形成されたギャップとを備え、
前記ギャップが、第二の電極及び第二のコーティングをオフセットしていて、前記第二の電極が前記第二のコーティング上に積層されていて、前記第二のコーティングが前記基板上に積層されており、前記ギャップの大きさは、前記プラズモン層の下方に延在している部分の端部と前記第二の電極との距離である、装置。 - 前記基板がシリコンである、請求項1に記載の装置。
- 前記第一のコーティングが酸化シリコンである、請求項1に記載の装置。
- 前記第二のコーティングが酸化シリコンである、請求項1に記載の装置。
- 前記金属アンテナが、少なくとも一つの点接触ダイオードを備え、前記少なくとも一つの点接触ダイオードが、
(a)導体と、
(b)ナノワイヤとを備え、
前記ナノワイヤが受信アンテナ機能及び整流機能を提供し、前記ナノワイヤが、
(i)鋭い縁と、
(ii)前記透明導体と前記ナノワイヤとの間に配置された絶縁薄層と、
(iii)点接触接合とを備え、
前記ナノワイヤが先細りしていて前記鋭い縁において最も細くなり、
前記点接触接合において、前記鋭い縁が前記絶縁薄層に接触する、請求項1に記載の装置。 - 前記鋭い縁が点である、請求項5に記載の装置。
- 前記鋭い縁が線である、請求項5に記載の装置。
- 前記鋭い縁が円である、請求項5に記載の装置。
- 前記点接触接合が、略50nm2から200nm2のオーダの小さな接触面積を有する、請求項5に記載の装置。
- 前記ナノワイヤが放射の吸収性の高い金属製である、請求項5に記載の装置。
- 前記ナノワイヤが放射の反射性の低い金属製である、請求項5に記載の装置。
- 前記ナノワイヤが高導電性の金属製である、請求項5に記載の装置。
- 前記ナノワイヤが低抵抗性の金属製である、請求項5に記載の装置。
- 前記金属が、
(a)タングステン、
(b)モリブデン、
(c)ニッケル、
(d)金、
(e)銀、及び、
(f)銅からなる群から選択されている、請求項5に記載の装置。 - 前記ナノワイヤの長さが、前記入射放射の波長の略1/4である、請求項5に記載の装置。
- 前記ナノワイヤの長さが、前記入射放射の波長の略1から10倍である、請求項5に記載の装置。
- 前記ナノワイヤが、前記入射放射の波長の略1倍のオーダの距離で隣接するナノワイヤから分離されている、請求項5に記載の装置。
- 前記ナノワイヤが、前記入射放射の波長の略2倍のオーダの距離で隣接するナノワイヤから分離されている、請求項5に記載の装置。
- 前記ナノワイヤが、前記入射放射の波長の略3倍のオーダの距離で隣接するナノワイヤから分離されている、請求項5に記載の装置。
- 前記絶縁薄層が真空である、請求項5に記載の装置。
- DC電流を受け取り貯蔵するための外部負荷を更に備えた請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも一つの点接触ダイオードが複数の点接触ダイオードを含み、前記複数の点接触ダイオードの各々が、受信アンテナ機能及び整流機能を提供するナノワイヤを有し、前記ナノワイヤの各々が鋭い縁を有し、前記ナノワイヤの各々が先細りしていて、前記鋭い縁において最も細くなっている、請求項1に記載の装置。
- 入射放射を受信してDC電流に変換するための方法であって、
(a)鋭い縁を備えた末端のチップを有し、幾何学的に非対称なトンネル接合の一部であり、且つ前記入射放射を受信可能なアンテナであって、前記アンテナ上にプラズモン層が積層されるアンテナの適切な実施形態を選択するステップと、
(b)前記実施形態を形成するように前記アンテナを積層するステップと、
(c)基板を選択するステップと、
(b)第一のコーティングが前記基板の近位縁から前記基板の長手方向に沿って部分的に延在するように第一のコーティングを前記基板上に積層する第一の積層ステップと、
(c)前記第一のコーティングの近位縁から前記第一のコーティングの長手方向に沿って部分的に延在するように第一の電極を前記第一のコーティング上に積層する第二の積層ステップと、
(d)前記第一の電極の遠位縁から前記第一のコーティングの遠位縁を超えて延在するように金属アンテナを前記第一のコーティング上に積層する第三の積層ステップと、
(e)前記第一の電極の遠位縁から前記金属アンテナの遠位縁を超えて延在し、且つ前記金属アンテナを覆うように前記金属アンテナの遠位縁において下方に延在するようにプラズモン層を前記金属アンテナ上に積層する第四の積層ステップと、
(f)前記プラズモン層及び前記第一のコーティングの末端部によって区切られて形成されたギャップを形成するステップであって、前記ギャップが第二の電極及び第二のコーティングをオフセットして、前記第二の電極が前記第二のコーティング上に積層され、前記第二のコーティングが前記基板上に積層される、ステップと、
(g)前記ギャップ距離が放射スペクトルの最高周波数に応答するのに十分小さい時に、前記入射放射による前記アンテナへの光子の吸収により前記アンテナの長手方向に沿ってAC電流を誘起し、続いて幾何学的に非対称なトンネル接合においてAC電圧を誘起するステップと、
(h)誘起されたAC電流が電界放出用に十分大きな電圧を発生させるかどうかを計算するステップと、
(i)誘起されたAC電圧が正の正味のDC電流を生成するのに十分大きい時に、幾何学的に非対称なトンネル接合に順方向バイアス及び逆方向バイアスをかけるステップと、
(j)前記正の正味のDC電流をコレクタ電極によって収集するステップと、
(k)正の正味のDC電流を外部回路に伝えるステップとを備えた方法。 - 前記アンテナがパッチアンテナである、請求項23に記載の方法。
- 前記アンテナがウィスカアンテナである、請求項23に記載の方法。
- 前記金属が、
(a)タングステン、
(b)モリブデン、
(c)ニッケル、
(d)金、
(e)銀、及び、
(f)銅からなる群から選択されている、請求項23に記載の方法。
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