JPWO2020050008A1 - 光学素子及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化、低背化が可能であり、応答速度が速く、かつ透過光強度或いは反射光強度の高い変調を実現する光学素子及び電子機器を提供すること。
【解決手段】本技術に係る光学素子は、第１の光反射層と、第１の誘電体厚膜層と、多層膜積層体と、第２の誘電体厚膜層と、第２の光反射層とを具備する。第１の誘電体厚膜層は、誘電体からなり、第１の光反射層上に配置されている。多層膜積層体は、第１の誘電体厚膜層上に配置された多層膜積層体であって、フェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能な複数の透明導体薄膜と、複数の透明導体薄膜の間に配置された原子層薄膜である誘電体薄膜とを備える。第２の誘電体厚膜層は、誘電体からなり、多層膜積層体上に配置されている。第２の光反射層は、第２の誘電体厚膜層上に配置されている。
【選択図】図１
【解決手段】本技術に係る光学素子は、第１の光反射層と、第１の誘電体厚膜層と、多層膜積層体と、第２の誘電体厚膜層と、第２の光反射層とを具備する。第１の誘電体厚膜層は、誘電体からなり、第１の光反射層上に配置されている。多層膜積層体は、第１の誘電体厚膜層上に配置された多層膜積層体であって、フェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能な複数の透明導体薄膜と、複数の透明導体薄膜の間に配置された原子層薄膜である誘電体薄膜とを備える。第２の誘電体厚膜層は、誘電体からなり、多層膜積層体上に配置されている。第２の光反射層は、第２の誘電体厚膜層上に配置されている。
【選択図】図１
Description
本技術は、ファブリペロー構造を有する光学素子及び電子機器に関する。
透過光又は反射光を変調させることが可能な光変調素子の現状の課題として、素子の小型化及び低背化が困難であることが挙げられる。また、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）や液晶シャッターによって構成された光変調素子は応答速度が遅く、１ｍｓｅｃ程度が限界であった（例えば、非特許文献１参照）。
これに対し、近年では、ファブリペロー構造型グラフェン調光素子が提案されている。ファブリペロー構造は、多層構造体の層界面で発生する光の多重反射・干渉を利用し、干渉光路長を制御することによって特定波長を選択的に反射又は透過させる構造であり、例えば、波長選択フィルタ等に応用されている。
グラフェンは、キャリア濃度を調整することで光学特性が変化するという性質を有している（例えば特許文献１参照）。このため、ファブリペロー構造の界面にグラフェンを配置することで、反射光又は透過光を電気的に変調可能な光変調素子として利用できる可能性がある（例えば、非特許文献２参照）。
このようなグラフェンを用いたファブリペロー構造の光変調素子は、力学的な駆動を必要としないことから応答速度が速く、かつ小型化及び低背化が実現可能である。
Leonardo Midolo,外２名,「Nano-opto-electro-mechanical systems」, Nature. Nanotechnology 13, 2018, 11
Francisco J. Rodriguez,外４名，「Solid-State Electrolyte-Gated Graphene in Optical Modulators」,ADVANCED MATERIALS 2017, 1606372
しかしながら、グラフェンの光吸収率はグラフェン１層で２．３％と小さく、グラフェン１層を有するファブリペロー構造型光変調素子の実効的な光変調率は１０〜２０％である。このため、光変調率のさらなる向上が求められている。
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、小型化、低背化が可能であり、応答速度が速く、かつ透過光強度或いは反射光強度の高い変調を実現する光学素子及び電子機器を提供することにある。
上記目的を達成するため、本技術に係る光学素子は、第１の光反射層と、第１の誘電体厚膜層と、多層膜積層体と、第２の誘電体厚膜層と、第２の光反射層とを具備する。
上記第１の誘電体厚膜層は、誘電体からなり、上記第１の光反射層上に配置されている。
上記多層膜積層体は、上記第１の誘電体厚膜層上に配置された多層膜積層体であって、フェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能な複数の透明導体薄膜と、上記複数の透明導体薄膜の間に配置された原子層薄膜である誘電体薄膜とを備える。
上記第２の誘電体厚膜層は、誘電体からなり、上記多層膜積層体上に配置されている。
上記第２の光反射層は、上記第２の誘電体厚膜層上に配置されている。
上記第１の誘電体厚膜層は、誘電体からなり、上記第１の光反射層上に配置されている。
上記多層膜積層体は、上記第１の誘電体厚膜層上に配置された多層膜積層体であって、フェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能な複数の透明導体薄膜と、上記複数の透明導体薄膜の間に配置された原子層薄膜である誘電体薄膜とを備える。
上記第２の誘電体厚膜層は、誘電体からなり、上記多層膜積層体上に配置されている。
上記第２の光反射層は、上記第２の誘電体厚膜層上に配置されている。
この構成によれば、第１の光反射層と第１の誘電体厚膜層、多層膜積層体、第２の誘電体厚膜層、第２の光反射層の各界面で生じる光の多重反射・干渉によって、素子構造内の特定の波長域の光において共振（ファブリペロー共振）が生じ、この特定波長の光が共鳴吸収される。この際、透明導体薄膜のフェルミ準位を変動させること（電荷濃度の調整等）によって透明導体薄膜の光学遷移エネルギーを制御し、透明導体薄膜の光吸収量を変動させることで、共振波長域の光の吸収量の変調が可能である。また、多層膜積層体を複数の透明導体薄膜の間に誘電体薄膜が配置された構成とすることにより、光吸収の変動量を増大させることが可能である。さらに、誘電体薄膜を原子層薄膜とすることにより、光学素子の低背化と吸収ピークのブロード化の抑制、及び角度依存性の抑制が可能である。
上記多層膜積層体は、複数の上記誘電体薄膜を備えてもよい。
上記複数の透明導体薄膜は、グラフェン薄膜、カーボン性薄膜、カーボンナノチューブ薄膜、金属特性、半金属特性若しくはナローバンドギャップを有する原子層薄膜、又は３ｅＶ以上４ｅＶ以下のバンドギャップ内に不純物準位を形成し、キャリアトラップが可能な導電性薄膜であってもよい。
上記複数の透明導体薄膜はそれぞれ、原子１層若しくは２層の原子層薄膜、又は０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下の厚みを有する導電性薄膜であってもよい。
上記原子層薄膜は、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物からなるものであってもよい。
上記原子層薄膜は、ＭＸ２の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれか、又は、
ＭＸの組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＧａ又はＩｎであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれか、又は、
Ｍ２Ｘ３の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＢｉであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれか、又は、
ＭＸの組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＧａ又はＩｎであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれか、又は、
Ｍ２Ｘ３の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＢｉであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
上記原子層薄膜は、ＬＸＭ１−ＸＡＹＢ１−Ｙ（０＜Ｘ＜１）、（０≦Ｙ≦１）の組成式で表される層状化合物からなり、
ＬはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＡはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであり、
ＢはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
ＬはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＡはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであり、
ＢはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
上記導電性薄膜は、ＬＸＭＹＯ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、）の組成式で表される酸化物からなり、
ＬはＳｂ、Ｆ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｖ、Ｓｉのいずれかであり、
ＭはＳｂ、Ｆ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｖ、Ｓｉのいずれかであってもよい。
ＬはＳｂ、Ｆ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｖ、Ｓｉのいずれかであり、
ＭはＳｂ、Ｆ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｖ、Ｓｉのいずれかであってもよい。
上記誘電体薄膜は、誘電体原子層薄膜又は１ｍｅＶ以上のバンドギャップを有する半導体原子層薄膜であってもよい。
上記誘電体薄膜は、１０ｎｍ以下の厚みを有するものであってもよい。
上記誘電体原子層薄膜は、六方晶窒化ホウ素からなるものであってもよい。
上記誘電体原子層薄膜は、ＭＸ２の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
上記誘電体薄膜は、Ｘ２Ｙ４〜６Ｚ８Ｏ２０Ａ４の組成式で表されるマイカと呼ばれる層状化合物からなり、
ＸはＫ、Ｎａ、Ｃａ、Ｂａ、Ｒｂ及びＣｓのいずれかであり、
ＹはＡｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＬｉのいずれかであり、
ＺはＳｉ、Ａｌ、Ｆｅ及びＴｉのいずれかであり、
ＡはＯＨ又はＦであってもよい。
ＸはＫ、Ｎａ、Ｃａ、Ｂａ、Ｒｂ及びＣｓのいずれかであり、
ＹはＡｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＬｉのいずれかであり、
ＺはＳｉ、Ａｌ、Ｆｅ及びＴｉのいずれかであり、
ＡはＯＨ又はＦであってもよい。
上記誘電体薄膜は、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＳｉＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｒＴｉＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｔｉ０．８７Ｏ２、Ｔｉ０．９１Ｏ２、Ｔｉ４Ｏ９、Ｔｉ４Ｏ１１、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＲｕＯ２、ＭｎＯ２、ＶＳ２、ＬａＡｌＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｉＮ、ＢＮ、ＢｉＦｅＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＳｉＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＴｉＯ３、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９及びＢａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３（０≦ｘ≦１）のいずれかからなるものであってもよい。
上記誘電体薄膜は、ＴｉｘＯ２（０＜ｘ≦１）、Ｔｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２、Ｔｉ０．６Ｆｅ０．４Ｏ２、Ｔｉ（５．２−２ｘ）／６Ｍｎｘ／２Ｏ２（０≦ｘ≦０．４）、Ｔｉ０．８−ｘ／４Ｆｅｘ／２Ｃｏ０．２−ｘ／４Ｏ２（０≦ｘ≦０．８）、ＭｎＯ２、Ｍｎ３Ｏ７、Ｎｂ３Ｏ８、Ｎｂ６Ｏ１７、ＴｉＮｂＯ５、Ｔｉ２ＮｂＯ７、Ｔｉ５ＮｂＯ１４、ＴａＯ３、ＬａＮｂ２Ｏ７、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｔａ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｔａ３Ｏ１０、ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５及びＣａ２Ｎａｍ−３ＮｂｍＯ３ｍ＋１（３≦ｍ≦６）のいずれかである層状酸化物からなるものであってもよい。
上記誘電体薄膜は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物からなるものであってもよい。
上記誘電体薄膜は、上記複数の透明導体薄膜の材料より大きいバンドギャップを有する材料からなるものであってもよい。
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、Ｓｉ、Ｇｅ、フッ化物、ＮａＣｌ、ＫＢｒ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｂＳ、ダイヤモンド、窒化炭素及び窒化ケイ素のいずれかからなるものであってもよい。
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、ＬＸＭＹＮＺ（０≦Ｘ≦１）、（０≦Ｙ≦１）、（０≦Ｚ≦１）の組成式で表されるカルコゲナイドガラスからなり、
ＬはＳｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ及びＺｎのいずれかであり、
ＭはＳｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ及びＺｎのいずれかであり、
ＮはＯ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
ＬはＳｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ及びＺｎのいずれかであり、
ＭはＳｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ及びＺｎのいずれかであり、
ＮはＯ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物からなるものであってもよい。
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、ＭＸ２の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、ＭＸの組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＧａ又はＩｎであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
ＭはＧａ又はＩｎであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、Ｍ２Ｘ３の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＢｉであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
ＭはＢｉであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、ＬＸＭ１−ＸＡＹＢ１−Ｙ（０≦Ｘ≦１）、（０≦Ｙ≦１）の組成式で表される層状化合物からなり、
ＬはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＡはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであり、
ＢはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
ＬはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＡはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであり、
ＢはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであってもよい。
上記第１の光反射層と上記第２の光反射層は、上記第１の光反射層と上記第２の光反射層の間で光を一定の割合で透過又は反射させ、
上記第１の光反射層、上記第２の光反射層及び上記複数の透明導体薄膜の少なくともいずれか一つは、上記複数の透明導体薄膜と上記第１の光反射層の間、上記複数の透明導体薄膜と上記第２の光反射層、又は上記複数の透明導体薄膜のそれぞれの間に所定の電位差を付与する電源に接続されていてもよい。
上記第１の光反射層、上記第２の光反射層及び上記複数の透明導体薄膜の少なくともいずれか一つは、上記複数の透明導体薄膜と上記第１の光反射層の間、上記複数の透明導体薄膜と上記第２の光反射層、又は上記複数の透明導体薄膜のそれぞれの間に所定の電位差を付与する電源に接続されていてもよい。
上記第１の光反射層及び上記第２の光反射層のいずれか一方は上記電位差を付与する電極であり、他方は２種以上の誘電体を積層した多層膜反射体であり、
又は、上記第１の光反射層及び上記第２の光反射層の両方が、２種以上の誘電体を積層した多層膜反射体であり、上記複数の透明導体薄膜は、上記複数の透明導体薄膜のそれぞれの間で所定の電位差を付与する電源に接続されていてもよい。
又は、上記第１の光反射層及び上記第２の光反射層の両方が、２種以上の誘電体を積層した多層膜反射体であり、上記複数の透明導体薄膜は、上記複数の透明導体薄膜のそれぞれの間で所定の電位差を付与する電源に接続されていてもよい。
上記目的を達成するため、本技術に係る電子機器は、光学素子を具備する。上記光学素子は、誘電体からなり、上記第１の光反射層上に配置された第１の誘電体厚膜層と、記第１の誘電体厚膜層上に配置された多層膜積層体であって、フェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能な複数の透明導体薄膜と、上記複数の透明導体薄膜の間に配置された原子層薄膜である誘電体薄膜とを備える多層膜積層体と、誘電体からなり、上記多層膜積層体上に配置された第２の誘電体厚膜層と、上記第２の誘電体厚膜層上に配置された第２の光反射層とを備える。
以上のように、本技術によれば、小型化、低背化が可能であり、応答速度が速く、かつ透過光強度或いは反射光強度の高い変調を実現する光学素子及び電子機器を提供することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
（第１の実施形態）
本技術の第１の実施形態に係る光学素子について説明する。
本技術の第１の実施形態に係る光学素子について説明する。
［光学素子の構造］
図１は本技術の第１の実施形態に係る光学素子１００の構造を示す断面図であり、図２は、光学素子１００の平面図である。なお、以下の各図において相互に直交する三方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とする。
図１は本技術の第１の実施形態に係る光学素子１００の構造を示す断面図であり、図２は、光学素子１００の平面図である。なお、以下の各図において相互に直交する三方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とする。
光学素子１００は、ファブリペロー構造を有し、入射光を変調する光変調素子である。光学素子１００は、入射光を透過する透過型光変調素子であってもよく、入射光を反射する反射型光変調素子であってもよい。
図１及び図２に示すように、光学素子１００は、基板１０１、第１光反射層１０２、第１誘電体厚膜層１０３、多層膜積層体１０４、第２誘電体厚膜層１０５、第２光反射層１０６及び電極１０７を備える。
基板１０１は、光学素子１００の各層を支持する。基板１０１は光透過性を有し、表面が平滑なものが好適であり、石英、サファイア、ＳｉＯ２又はＣａＦ２等からなるものが好適である。
第１光反射層１０２は、基板１０１上に配置され、第１誘電体厚膜層１０３側から入射する光の一部又は全部を第１誘電体厚膜層１０３側に反射する。
第１光反射層１０２の材料は、目標とする変調光の波長に応じて任意に選択することができ、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｄ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＧＺＯ(Indium Gallium Zinc Oxide)、グラファイト又はグラフェンからなるものとすることができる。
第１光反射層１０２の厚みは１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲から、目標とする吸収波長の波長に応じて決定することができる。
第１誘電体厚膜層１０３は、第１光反射層１０２上に配置され、多層膜積層体１０４と第１光反射層１０２を電気的に遮蔽する。
第１誘電体厚膜層１０３は固体誘電体からなる。具体的には、第１誘電体厚膜層１０３の材料として、酸化物誘電体（Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＳｉＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳＴＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２及びＺｎＯ等）、窒化物誘電体（ＳｉＮ及びＢＮ等）及びその他の強誘電体（ＢｉＦｅＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＴｉＯ３、及びＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９等）が挙げられる。
また、第１誘電体厚膜層１０３の材料として、層状酸化物（ＴｉｘＯ２（０＜ｘ≦１）、Ｔｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２、Ｔｉ０．６Ｆｅ０．４Ｏ２、Ｔｉ（５．２−２ｘ）／６Ｍｎｘ／２Ｏ２（０≦ｘ≦０．４）、Ｔｉ０．８−ｘ／４Ｆｅｘ／２Ｃｏ０．２−ｘ／４Ｏ２（０≦ｘ≦０．８）、ＭｎＯ２、Ｍｎ３Ｏ７、Ｎｂ３Ｏ８、Ｎｂ６Ｏ１７、ＴｉＮｂＯ５、Ｔｉ２ＮｂＯ７、Ｔｉ５ＮｂＯ１４、ＴａＯ３、ＬａＮｂ２Ｏ７、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｔａ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｔａ３Ｏ１０及びＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５等）が挙げられる。
第１誘電体厚膜層１０３の厚みは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲から、目標とする吸収波長に応じて決定することができる。
多層膜積層体１０４は、第１誘電体厚膜層１０３上に配置され、透明導体薄膜１１０と誘電体薄膜１１１が交互に積層されて構成されている。
図１に示すように、多層膜積層体１０４は、２層の透明導体薄膜１１０とその間に配置された１層の誘電体薄膜１１１を備えるものとすることができる。また、後述するように、多層膜積層体１０４はより多数の透明導体薄膜１１０と、その間に配置された複数の誘電体薄膜１１１を備えるものであってもよい。
透明導体薄膜１１０は、光透過性を有する導体薄膜であって、フェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能な薄膜であり、換言すれば、キャリア濃度を調整することによって光学特性が変化する薄膜である。
透明導体薄膜１１０は、具体的にはグラフェン薄膜、カーボン性薄膜、カーボンナノチューブ薄膜、金属特性、半金属特性若しくはナローバンドギャップを有する導電性の原子層薄膜（以下、導体原子層薄膜）、又は３ｅＶ以上４ｅＶ以下のバンドギャップ内に不純物準位を形成するキャリアトラップが可能な導電性薄膜とすることができる。
導体原子層薄膜の材料としてＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物が挙げられる。
また、導体原子層薄膜の材料として、ＭＸ２の組成式で表される層状化合物が挙げられる。ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである。
また、導体原子層薄膜の材料として、ＭＸの組成式で表される層状化合物が挙げられる。ＭはＧａ又はＩｎであり、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである。また、導体原子層薄膜の材料として、Ｍ２Ｘ３の組成式で表される層状化合物が挙げられる。ＭはＢｉであり、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである。
さらに導体原子層薄膜の材料として、ＬＸＭ１−ＸＡＹＢ１−Ｙ（０＜Ｘ＜１）、（０≦Ｙ≦１）の組成式で表される層状化合物が挙げられる。ＬはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかである。ＡはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであり、ＢはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである。
また、３ｅＶ以上４ｅＶ以下のバンドギャップ内に不純物準位を形成するキャリアトラップが可能な導電性薄膜の材料としてはＬＸＭＹＯ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、）の組成式で表される酸化物が挙げられる。ＬはＳｂ、Ｆ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｖ、Ｓｉのいずれかであり、ＭはＳｂ、Ｆ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｖ、Ｓｉのいずれかである。
なお多層膜積層体１０４を構成する複数の透明導体薄膜１１０は、全てが同一材料からなるものであってもよく、互いに異なる材料からなるものであってもよい。
透明導体薄膜１１０の厚みは、透明導体薄膜１１０が原子層薄膜である場合、原子１層又は２層の厚みが好適である。また、透明導体薄膜１１０が原子層薄膜ではない場合、原子１層又は２層に準ずる厚み、即ち０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下が好適である。
なお、多層膜積層体１０４を構成する複数の透明導体薄膜１１０は、全てが同一の厚みであってもよく、互いに異なる厚みであってもよい。
誘電体薄膜１１１は、透明導体薄膜１１０の間に配置された原子層薄膜であり、透明導体薄膜１１０の間を電気的に遮蔽する。
誘電体薄膜１１１は、誘電体からなる原子層薄膜（以下、誘電体原子層薄膜）又は半導体からなり、１ｍｅＶ以上のバンドギャップを有する原子層薄膜（以下、半導体原子層薄膜）である。
具体的には誘電体原子層薄膜の材料として、六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）が挙げられる。
また、誘電体原子層薄膜の材料としてＭＸ２の組成式で表される層状化合物が挙げられる。ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである。
また、誘電体薄膜１１１の材料として、Ｘ２Ｙ４〜６Ｚ８Ｏ２０Ａ４の組成式で表されるマイカと呼ばれる層状化合物が挙げられる。ＸはＫ、Ｎａ、Ｃａ、Ｂａ、Ｒｂ及びＣｓのいずれかであり、ＹはＡｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＬｉのいずれかである。ＺはＳｉ、Ａｌ、Ｆｅ及びＴｉのいずれかであり、ＡはＯＨ又はＦである。
また、誘電体薄膜１１１の材料として、酸化物誘電体（Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＳｉＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｒＴｉＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｔｉ０．８７Ｏ２、Ｔｉ０．９１Ｏ２、Ｔｉ４Ｏ９、Ｔｉ４Ｏ１１、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＲｕＯ２、ＭｎＯ２、ＬａＡｌＯ３及びＮｂ２Ｏ５等）、窒化物誘電体（ＳｉＮ及びＢＮ等）、硫化物誘電体（ＶＳ２等）又はその他の強誘電体（ＢｉＦｅＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＳｉＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＴｉＯ３、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９及びＢａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３（０≦ｘ≦１）等）が挙げられる。
また、誘電体薄膜１１１の材料として、層状酸化物（ＴｉｘＯ２（０＜ｘ≦１）、Ｔｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２、Ｔｉ０．６Ｆｅ０．４Ｏ２、Ｔｉ（５．２−２ｘ）／６Ｍｎｘ／２Ｏ２（０≦ｘ≦０．４）、Ｔｉ０．８−ｘ／４Ｆｅｘ／２Ｃｏ０．２−ｘ／４Ｏ２（０≦ｘ≦０．８）、ＭｎＯ２、Ｍｎ３Ｏ７、Ｎｂ３Ｏ８、Ｎｂ６Ｏ１７、ＴｉＮｂＯ５、Ｔｉ２ＮｂＯ７、Ｔｉ５ＮｂＯ１４、ＴａＯ３、ＬａＮｂ２Ｏ７、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｔａ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｔａ３Ｏ１０、ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５及びＣａ２Ｎａｍ−３ＮｂｍＯ３ｍ＋１（ｍ＝３〜６））が挙げられる。
さらに、誘電体薄膜１１１の材料としてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物が挙げられる。
誘電体薄膜１１１の厚みは、透明導体薄膜１１０間の光路長差を抑制するため、１０ｎｍ以下が好適である。
なお、上述した透明導体薄膜１１０の材料と誘電体薄膜１１１の材料には重複しているものがあるが、一つの光学素子１００においては誘電体薄膜１１１は透明導体薄膜１１０の材料よりも大きいバンドギャップを有する材料からなるものであればよい。
第２誘電体厚膜層１０５は、多層膜積層体１０４上に配置され、多層膜積層体１０４と第２光反射層１０６を電気的に遮蔽する。
第２誘電体厚膜層１０５は、固体誘電体からなり、具体的には上述した第１誘電体厚膜層１０３の材料のいずれかからなるものとすることができる。第２誘電体厚膜層１０５の材料は第１誘電体厚膜層１０３の材料と同一であってもよく、異なってもよい。
第２誘電体厚膜層１０５の厚みは、１０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の範囲から目標とする吸収波長に応じて決定することができる。第２誘電体厚膜層１０５の厚みは第１誘電体厚膜層１０３の厚みと同一であってもよく、異なっていてもよい。
第２光反射層１０６は、第２誘電体厚膜層１０５上に配置され、第２誘電体厚膜層１０５とは反対側（図１中、上方）から入射する光を透過する。また、第２光反射層１０６は、第２誘電体厚膜層１０５側から入射する光の一部又は全部を第２誘電体厚膜層１０５側に反射する。
第２光反射層１０６の材料は、目標とする変調光の波長に応じて任意に選択することができ、上述した第１光反射層１０２の材料のいずれかからなるものとすることができる。第２光反射層１０６の材料は第１光反射層１０２の材料と同一であってもよく、異なっていてもよい。
第２光反射層１０６の厚みは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲から目標とする変調光の波長に応じて決定することができる。
電極１０７は、図２に示すように透明導体薄膜１１０に接続されている。電極１０７は、透明導体薄膜１１０の端部近傍において第１誘電体厚膜層１０３上に配置され、第２誘電体厚膜層１０５によって被覆されている。電極１０７はＡｕ等の任意の導電性材料からなる。
［電気的接続について］
図１に示すように、第１光反射層１０２、第２光反射層１０６及び透明導体薄膜１１０はそれぞれ電源Ｐに接続され、電源ＰはアースＥに接続されている。
図１に示すように、第１光反射層１０２、第２光反射層１０６及び透明導体薄膜１１０はそれぞれ電源Ｐに接続され、電源ＰはアースＥに接続されている。
これにより光学素子１００では、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６と各透明導体薄膜１１０の間に所定の電位差を付与することが可能に構成されている。
なお、光学素子１００は第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６と透明導体薄膜１１０の間、或いは各透明導体薄膜１１０同士間に所定の電位差を付与できる構成であればよく、第１光反射層１０２、第２光反射層１０６及び透明導体薄膜１１０の全てが電源Ｐ及びアースＥに接続されていなくてもよい。
例えば第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６はアースに接続され、透明導体薄膜１１０はアースに対して所定の電位差を生じさせる電源に接続されていてもよい。また、透明導体薄膜１１０がアースに接続され、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６はアースに対して所定の電位差を生じさせる電源に接続されてもよい。また、各層は、アースに接続される代わりにフローティング電極を構成していてもよい。
また、光学素子１００は、第１光反射層１０２と第２光反射層１０６のいずれか一方と、透明導体薄膜１１０の間に所定の電位差を付与することが可能に構成されていてもよい。
例えば、第１光反射層１０２と透明導体薄膜１１０の間に所定の電位差を付与する場合、第１光反射層１０２と透明導体薄膜１１０は電源若しくはアースに接続され、又はフローティング電極であり、電極として機能する。一方、第２光反射層１０６は電極として利用しないため、絶縁体であってもよい。
同様に、第２光反射層１０６と透明導体薄膜１１０の間に所定の電位差を付与する場合、第２光反射層１０６と透明導体薄膜１１０は電源若しくはアースに接続され、又はフローティング電極であり、電極として機能する。一方、第１光反射層１０２は電極として利用しないため、絶縁体であってもよい。
また、光学素子１００は各透明導体薄膜１１０同士間に所定の電位差を付与する場合、各透明導体薄膜１１０は電源Ｐ若しくはアースＥに接続され、又はフローティング電極であり、電極として機能する。一方、この場合、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６は電極として利用しないため、絶縁体であってもよい。
光学素子１００は以上のような構成を有する。なお、光学素子１００の製造方法は特に限定されないが、例えば非特許文献２に記載の製造方法によって製造することが可能である。
［光学素子の動作］
光学素子１００の動作について説明する。
光学素子１００の動作について説明する。
第２光反射層１０６側（図１中、上方）から光学素子１００に光が入射すると、光は第２光反射層１０６、第２誘電体厚膜層１０５、多層膜積層体１０４及び第１誘電体厚膜層１０３を透過して第１光反射層１０２に到達する。
光は第１光反射層１０２によって反射され、第１誘電体厚膜層１０３、多層膜積層体１０４及び第２誘電体厚膜層１０５を透過し、第２光反射層１０６によって反射される。以降、光は、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６によって繰り返し反射・干渉され、共鳴（ファブリペロー共鳴）を生じる。
光学素子１００が反射型光変調素子である場合、第２光反射層１０６は光の一部を反射し、一部を透過するように構成されている。このため光は第２光反射層１０６を透過して光学素子１００から出射される。
また、光学素子１００が透過型光変調素子である場合、第１光反射層１０２は光の一部を反射し、一部を透過するように構成されている。このため光は第１光反射層１０２および基板１０１を透過して光学素子１００から出射される。
ここで、光は各層の層界面で生じる多重散乱によって干渉を生じ、特定の波長の成分が選択的に吸収（共鳴吸収）される。図３は、光学素子１００の反射光スペクトルの例である。同図に実線で示すように、反射型光変調素子の場合、特定の波長において反射率が減少する。なお、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６の膜厚を変えることで特定の波長の反射率を増大させることも可能である。
この特定の波長（以下、吸収波長）λは第２光反射層１０６及び第１光反射層１０２の間の材料種及び層間距離によって決定される。仮に第２誘電体厚膜層１０５と第１誘電体厚膜層１０３の材料種が同一（屈折率：ｎ）である場合、第２光反射層１０６及び第１光反射層１０２の層間距離ｈはλ／４ｎと概算することができる。
さらに、多層膜積層体１０４が備える透明導体薄膜１１０は、上述のようにフェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能な薄膜である。このため、透明導体薄膜１１０に電位差を付与し、キャリア濃度を調整することによって光学特性を変化させることが可能である。
図３に、透明導体薄膜１１０に所定の電荷を注入した場合の光学素子１００の反射率を破線で示す。同図に示すように、透明導体薄膜１１０に電荷を注入することにより、所定の波長域の反射率を変動させることが可能である。
また、光学素子１００においては２層の透明導体薄膜１１０の間に誘電体薄膜１１１が配置された構造を有している。透明導体薄膜１１０を２層とすることにより、多層膜積層体１０４における光吸収率を２倍に増加させ、共鳴吸収率の変動幅（変調率）を大きくすることが可能である（実施例参照）。
また、誘電体薄膜１１１を原子層薄膜とすることにより、多層膜積層体１０４の厚膜化を抑制し、加えて、各透明導体薄膜１１０の膜間の光路長が小さくなることにより、各位置における透明導体薄膜１１０の共鳴吸収効果の差異が小さくなり、光学素子１００の透過ピーク或いは反射ピーク（図３参照）のブロード化を抑制することができる。
上記のように、光学素子１００では、透明導体薄膜１１０に電位差を付与することによって光変調が可能であり、力学的な駆動が必要ないため、応答速度が速く、光変調率が高い光変調素子を実現することができる。
［多層膜積層体について］
上記説明において、多層膜積層体１０４は、２層の透明導体薄膜１１０の間に１層の誘電体薄膜１１１が配置されているとしたが、より多数の透明導体薄膜１１０及び誘電体薄膜１１１を備えるものであってもよい。図４は、この多層膜積層体１０４を備える光学素子１００の断面図であり、図５はこの光学素子１００の平面図である。
上記説明において、多層膜積層体１０４は、２層の透明導体薄膜１１０の間に１層の誘電体薄膜１１１が配置されているとしたが、より多数の透明導体薄膜１１０及び誘電体薄膜１１１を備えるものであってもよい。図４は、この多層膜積層体１０４を備える光学素子１００の断面図であり、図５はこの光学素子１００の平面図である。
同図に示すように、多層膜積層体１０４は、３層の透明導体薄膜１１０と、それぞれ透明導体薄膜１１０の間に配置された２層の誘電体薄膜１１１を備えるものであってもよい。
透明導体薄膜１１０を３層とすることにより、透明導体薄膜１１０中における光吸収率を３倍に増加させ、光学素子１００の共鳴光吸収率の変調率を増加させることが可能である（実施例参照）。
さらに、多層膜積層体１０４はより多数の透明導体薄膜１１０及び誘電体薄膜１１１を備えるものであってもよい。例えば、多層膜積層体１０４は１０層以下の透明導体薄膜１１０と透明導体薄膜１１０の間に配置された誘電体薄膜１１１を備えるものとすることも可能である。
なお多層膜積層体１０４を構成する複数の誘電体薄膜１１１は、全てが同一材料からなるものであってもよく、互いに異なる材料からなるものであってもよい。
また、多層膜積層体１０４を構成する複数の誘電体薄膜１１１は、全てが同一の厚みであってもよく、互いに異なる厚みであってもよい。
［反射体について］
上記のように、光学素子１００は第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６を備えるが、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６は複数層であってもよい。図６は、それぞれ複数層の第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６を備える光学素子１００の断面図である。
上記のように、光学素子１００は第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６を備えるが、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６は複数層であってもよい。図６は、それぞれ複数層の第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６を備える光学素子１００の断面図である。
同図に示すように、第１光反射層１０２は、第１層１０２ａ及び第２層１０２ｂを備える。第１層１０２ａは基板１０１上に配置され、第２層１０２ｂは第１層１０２ａ上に配置されている。
第１層１０２ａ及び第２層１０２ｂはそれぞれ、第１光反射層１０２の材料として挙げた材料のいずれかであって互いに異なる材料からなるものとすることができる。
また、第２光反射層１０６は、第１層１０６ａ及び第２層１０６ｂを備える。第１層１０６ａは第２誘電体厚膜層１０５上に配置され、第２層１０６ｂは第１層１０６ａ上に配置されている。
第１層１０６ａ及び第２層１０６ｂはそれぞれ、第２光反射層１０６の材料として挙げた材料のいずれかであって互いに異なる材料からなるものとすることができる。
第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６の材料は光学素子１００から出射される変調光の波長に影響を与えるため、目標とする変調光の波長に応じて利用できる材料は制限される。このため、第１光反射層１０２の材料が基板１０１との密着性が小さい材料であり、あるいは第２光反射層１０６の材料が第２光反射層１０６との密着性が小さい材料である場合が生じる。
これに対し、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６を２層とすることにより、
第１層１０２ａを基板１０１に対する接着層とし、第１層１０６ａを第２誘電体厚膜層１０５に対する接着層として用いることができる。これにより、第２層１０２ｂ及び第２層１０６ｂは、接着性を考慮せずに、光学特性に応じて材料を選択することが可能となる。
第１層１０２ａを基板１０１に対する接着層とし、第１層１０６ａを第２誘電体厚膜層１０５に対する接着層として用いることができる。これにより、第２層１０２ｂ及び第２層１０６ｂは、接着性を考慮せずに、光学特性に応じて材料を選択することが可能となる。
なお、第１光反射層１０２と第２光反射層１０６のうちいずれか一方を２層とし、他方は１層としてもよい。
また、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６の少なくともいずれか一方は、透明導体薄膜１１０に電位差を付与するための電極として機能するが、他方は電極として機能しなくてもよい。このため、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６の一方を絶縁性の光反射層とすることも可能である。
図７は、誘電体多層膜である第２光反射層１０６を備える光学素子１００を示す断面図である。同図に示すように、第２光反射層１０６は、複数の第１層１０６ａと複数の第２層１０６ｂが交互に積層されて構成されている。
第１層１０６ａと第２層１０６ｂは互いに屈折率が異なる誘電体からなり、層界面で生じる多重反射により特定波長の光を選択的に透過或いは反射する。なお、第１層１０６ａと第２層１０６ｂの層数は特に限定されない。また、この誘電体多層膜は３種以上の屈折率が異なる誘電体が積層されたものであってもよい。
なお、第１光反射層１０２と第２光反射層１０６のうちいずれか一方を誘電体多層膜とする場合、光学素子１００が反射型調光素子であれば、第２光反射層１０６を誘電体多層膜とすると好適である。また、光学素子１００が透過型調光素子である場合、第１光反射層１０２と第２光反射層１０６のどちらを誘電体多層膜としてもよい。
［フェルミ準位調整について］
上記光学素子１００は、透明導体薄膜１１０に電位差を付与することにより透明導体薄膜１１０の電荷濃度を制御し、光学特性を変化させるものとしたが、電位差の付与以外の方法で光学特性を変化させてもよい。
上記光学素子１００は、透明導体薄膜１１０に電位差を付与することにより透明導体薄膜１１０の電荷濃度を制御し、光学特性を変化させるものとしたが、電位差の付与以外の方法で光学特性を変化させてもよい。
透明導体薄膜１１０は、フェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能なものであればよく、例えば、光等の外場によって透明導体薄膜１１０の電荷濃度を制御し、光学特性を変化させるものとすることも可能である。
［電子機器について］
本実施形態に係る光学素子１００は、上記のように特定の波長域における光吸収を制御する光変調素子として用いることが可能であるが、その他にも光学素子１００の構造を用いて各種の電子機器を実現することが可能である。
本実施形態に係る光学素子１００は、上記のように特定の波長域における光吸収を制御する光変調素子として用いることが可能であるが、その他にも光学素子１００の構造を用いて各種の電子機器を実現することが可能である。
例えば光学素子１００によって、特定波長域の反射光量を制御する反射光型ディスプレイ又は波長選択ミラーを実現することが可能である。また、光学素子１００によって、特定波長域の透過光量を制御する波長選択フィルタ又は透過光型ディスプレイを実現することが可能である。
さらに、光学素子１００は、特定波長域の光検出を可能とする光検出素子を実現することが可能である。これらの電子機器においてターゲットとする光変調域又は光検出帯域は、各層構造における材料選択及び構造設計によって、可視光領域から赤外光領域（５００〜２５００ｎｍ）の間で任意に変調波長、検出波長及び半値幅を決定することができる。
（第２の実施形態）
本技術の第２の実施形態に係る光学素子について説明する。なお、第２の実施形態に係る光学素子の構造は第１の実施形態に係る光学素子と共通するため、第２の実施形態においては第１の実施形態と同一の符号を付する。
本技術の第２の実施形態に係る光学素子について説明する。なお、第２の実施形態に係る光学素子の構造は第１の実施形態に係る光学素子と共通するため、第２の実施形態においては第１の実施形態と同一の符号を付する。
［光学素子の構造］
図１は本技術の第２の実施形態に係る光学素子１００の構造を示す断面図であり、図２は、光学素子１００の平面図である。なお、以下の各図において相互に直交する三方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とする。
図１は本技術の第２の実施形態に係る光学素子１００の構造を示す断面図であり、図２は、光学素子１００の平面図である。なお、以下の各図において相互に直交する三方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とする。
光学素子１００は、ファブリペロー構造を有し、入射光を変調する光変調素子である。光学素子１００は、入射光を透過する透過型光変調素子であってもよく、入射光を反射する反射型光変調素子であってもよい。
図１及び図２に示すように、光学素子１００は、基板１０１、第１光反射層１０２、第１誘電体厚膜層１０３、多層膜積層体１０４、第２誘電体厚膜層１０５、第２光反射層１０６及び電極１０７を備える。
基板１０１は、光学素子１００の各層を支持する。基板１０１は光透過性を有し、表面が平滑なものが好適であり、石英、サファイア、ＳｉＯ２、ＣａＦ２、ゲルマニウム、シリコン、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＭｇＦ２、ＮａＣｌ、ＫＣｌ又はカルコゲナイドガラス等からなるものが好適である。
基板１０１のカルコゲナイドガラスとして、例えばＬＸＭＹＮＺ（０≦Ｘ≦１）、（０≦Ｙ≦１）、（０≦Ｚ≦１）の組成式で表される化合物が挙げられる。ＬはＳｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｚｎ等が、ＭはＳｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｚｎ等が、ＮはＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ等が挙げられる。
第１光反射層１０２は、基板１０１上に配置され、第１誘電体厚膜層１０３側から入射する光の一部又は全部を第１誘電体厚膜層１０３側に反射する。
第１光反射層１０２の材料は、目標とする変調光の波長に応じて任意に選択することができ、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｄ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＧＺＯ(Indium Gallium Zinc Oxide)、グラファイト又はグラフェンからなるものとすることができる。
第１光反射層１０２の厚みは０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲から、目標とする吸収波長の波長に応じて決定することができる。
第１誘電体厚膜層１０３は、第１光反射層１０２上に配置され、多層膜積層体１０４と第１光反射層１０２を電気的に遮蔽する。
第１誘電体厚膜層１０３は固体誘電体からなる。具体的には、第１誘電体厚膜層１０３の材料として、酸化物誘電体（Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＳｉＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳＴＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２及びＺｎＯ等）、窒化物誘電体（ＳｉＮ及びＢＮ等）及びその他の強誘電体（ＢｉＦｅＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＴｉＯ３、及びＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９等）が挙げられる。
また、第１誘電体厚膜層１０３の材料として、層状酸化物（ＴｉｘＯ２（０＜ｘ≦１）、Ｔｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２、Ｔｉ０．６Ｆｅ０．４Ｏ２、Ｔｉ（５．２−２ｘ）／６Ｍｎｘ／２Ｏ２（０≦ｘ≦０．４）、Ｔｉ０．８−ｘ／４Ｆｅｘ／２Ｃｏ０．２−ｘ／４Ｏ２（０≦ｘ≦０．８）、ＭｎＯ２、Ｍｎ３Ｏ７、Ｎｂ３Ｏ８、Ｎｂ６Ｏ１７、ＴｉＮｂＯ５、Ｔｉ２ＮｂＯ７、Ｔｉ５ＮｂＯ１４、ＴａＯ３、ＬａＮｂ２Ｏ７、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｔａ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｔａ３Ｏ１０及びＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５等）が挙げられる。
また、第１誘電体厚膜層１０３の材料として、Ｓｉ、Ｇｅ、フッ化物（ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＢａＦ２等）、ＮａＣｌ、ＫＢｒ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｂＳ、ダイヤモンド、窒化炭素（ＣＮＸ）、窒化ケイ素、原子層薄膜が挙げられる。
さらに、第１誘電体厚膜層１０３の材料として、カルコゲナイドガラスが挙げられる。カルコゲナイドガラスとしては、例えばＬＸＭＹＮＺ（０≦Ｘ≦１）、（０≦Ｙ≦１）、（０≦Ｚ≦１）の組成式で表される化合物が挙げられる。ＬはＳｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｚｎ等が、ＭはＳｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｚｎ等が、ＮはＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ等が挙げられる。
さらに、第１誘電体厚膜層１０３の材料として、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物が挙げられる。
さらに、第１誘電体厚膜層１０３の材料として、ＭＸ２の組成式で表される層状化合物が挙げられる。ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである。
さらに、第１誘電体厚膜層１０３の材料として、ＭＸの組成式で表される層状化合物が挙げられる。ＭはＧａ又はＩｎであり、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである。また、第１誘電体厚膜層１０３の材料として、Ｍ２Ｘ３の組成式で表される層状化合物が挙げられる。ＭはＢｉであり、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである。
さらに、第１誘電体厚膜層１０３の材料として、ＬＸＭ１−ＸＡＹＢ１−Ｙ（０≦Ｘ≦１）、（０≦Ｙ≦１）の組成式で表される層状化合物が挙げられる。ＬはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかである。ＡはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであり、ＢはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである。
第１誘電体厚膜層１０３の厚みは1００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下の範囲から、目標とする吸収波長に応じて決定することができる。
多層膜積層体１０４は、第１誘電体厚膜層１０３上に配置され、透明導体薄膜１１０と誘電体薄膜１１１が交互に積層されて構成されている。
図１に示すように、多層膜積層体１０４は、２層の透明導体薄膜１１０とその間に配置された１層の誘電体薄膜１１１を備えるものとすることができる。また、後述するように、多層膜積層体１０４はより多数の透明導体薄膜１１０と、その間に配置された複数の誘電体薄膜１１１を備えるものであってもよい。
透明導体薄膜１１０は、光透過性を有する導体薄膜であって、フェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能な薄膜であり、換言すれば、キャリア濃度を調整することによって光学特性が変化する薄膜である。
透明導体薄膜１１０は、具体的にはグラフェン薄膜、カーボン性薄膜、カーボンナノチューブ薄膜、金属特性、半金属特性若しくはナローバンドギャップを有する導電性の原子層薄膜（以下、導体原子層薄膜）、又は３ｅＶ以上４ｅＶ以下のバンドギャップ内に不純物準位を形成するキャリアトラップが可能な導電性薄膜とすることができる。
導体原子層薄膜の材料としてＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物が挙げられる。
また、導体原子層薄膜の材料として、ＭＸ２の組成式で表される層状化合物が挙げられる。ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである。
また、導体原子層薄膜の材料として、ＭＸの組成式で表される層状化合物が挙げられる。ＭはＧａ又はＩｎであり、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである。また、導体原子層薄膜の材料として、Ｍ２Ｘ３の組成式で表される層状化合物が挙げられる。ＭはＢｉであり、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである。
さらに導体原子層薄膜の材料として、ＬＸＭ１−ＸＡＹＢ１−Ｙ（０＜Ｘ＜１）、（０≦Ｙ≦１）の組成式で表される層状化合物が挙げられる。ＬはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかである。ＡはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであり、ＢはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである。
また、３ｅＶ以上４ｅＶ以下のバンドギャップ内に不純物準位を形成するキャリアトラップが可能な導電性薄膜の材料としてはＬＸＭＹＯ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、）の組成式で表される酸化物が挙げられる。ＬはＳｂ、Ｆ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｖ、Ｓｉのいずれかであり、ＭはＳｂ、Ｆ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｖ、Ｓｉのいずれかである。
なお多層膜積層体１０４を構成する複数の透明導体薄膜１１０は、全てが同一材料からなるものであってもよく、互いに異なる材料からなるものであってもよい。
透明導体薄膜１１０の厚みは、透明導体薄膜１１０が原子層薄膜である場合、原子１層又は２層の厚みが好適である。また、透明導体薄膜１１０が原子層薄膜ではない場合、原子１層又は２層に準ずる厚み、即ち０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下が好適である。
なお、多層膜積層体１０４を構成する複数の透明導体薄膜１１０は、全てが同一の厚みであってもよく、互いに異なる厚みであってもよい。
誘電体薄膜１１１は、透明導体薄膜１１０の間に配置された原子層薄膜であり、透明導体薄膜１１０の間を電気的に遮蔽する。
誘電体薄膜１１１は、誘電体からなる原子層薄膜（以下、誘電体原子層薄膜）又は半導体からなり、１ｍｅＶ以上のバンドギャップを有する原子層薄膜（以下、半導体原子層薄膜）である。
具体的には誘電体原子層薄膜の材料として、六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）が挙げられる。
また、誘電体原子層薄膜の材料としてＭＸ２の組成式で表される層状化合物が挙げられる。ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである。
また、誘電体薄膜１１１の材料として、Ｘ２Ｙ４〜６Ｚ８Ｏ２０Ａ４の組成式で表されるマイカと呼ばれる層状化合物が挙げられる。ＸはＫ、Ｎａ、Ｃａ、Ｂａ、Ｒｂ及びＣｓのいずれかであり、ＹはＡｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＬｉのいずれかである。ＺはＳｉ、Ａｌ、Ｆｅ及びＴｉのいずれかであり、ＡはＯＨ又はＦである。
また、誘電体薄膜１１１の材料として、酸化物誘電体（Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＳｉＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｒＴｉＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｔｉ０．８７Ｏ２、Ｔｉ０．９１Ｏ２、Ｔｉ４Ｏ９、Ｔｉ４Ｏ１１、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＲｕＯ２、ＭｎＯ２、ＬａＡｌＯ３及びＮｂ２Ｏ５等）、窒化物誘電体（ＳｉＮ及びＢＮ等）、硫化物誘電体（ＶＳ２等）又はその他の強誘電体（ＢｉＦｅＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＳｉＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＴｉＯ３、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９及びＢａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３（０≦ｘ≦１）等）が挙げられる。
また、誘電体薄膜１１１の材料として、層状酸化物（ＴｉｘＯ２（０＜ｘ≦１）、Ｔｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２、Ｔｉ０．６Ｆｅ０．４Ｏ２、Ｔｉ（５．２−２ｘ）／６Ｍｎｘ／２Ｏ２（０≦ｘ≦０．４）、Ｔｉ０．８−ｘ／４Ｆｅｘ／２Ｃｏ０．２−ｘ／４Ｏ２（０≦ｘ≦０．８）、ＭｎＯ２、Ｍｎ３Ｏ７、Ｎｂ３Ｏ８、Ｎｂ６Ｏ１７、ＴｉＮｂＯ５、Ｔｉ２ＮｂＯ７、Ｔｉ５ＮｂＯ１４、ＴａＯ３、ＬａＮｂ２Ｏ７、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｔａ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｔａ３Ｏ１０、ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５及びＣａ２Ｎａｍ−３ＮｂｍＯ３ｍ＋１（ｍ＝３〜６））が挙げられる。
さらに、誘電体薄膜１１１の材料としてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物が挙げられる。
誘電体薄膜１１１の厚みは、透明導体薄膜１１０間の光路長差を抑制するため、１０ｎｍ以下が好適である。
なお、上述した透明導体薄膜１１０の材料と誘電体薄膜１１１の材料には重複しているものがあるが、一つの光学素子１００においては誘電体薄膜１１１は透明導体薄膜１１０の材料よりも大きいバンドギャップを有する材料からなるものであればよい。
第２誘電体厚膜層１０５は、多層膜積層体１０４上に配置され、多層膜積層体１０４と第２光反射層１０６を電気的に遮蔽する。
第２誘電体厚膜層１０５は、固体誘電体からなり、具体的には上述した第１誘電体厚膜層１０３の材料のいずれかからなるものとすることができる。第２誘電体厚膜層１０５の材料は第１誘電体厚膜層１０３の材料と同一であってもよく、異なってもよい。
第２誘電体厚膜層１０５の厚みは、１０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の範囲から目標とする吸収波長に応じて決定することができる。第２誘電体厚膜層１０５の厚みは第１誘電体厚膜層１０３の厚みと同一であってもよく、異なっていてもよい。
第２光反射層１０６は、第２誘電体厚膜層１０５上に配置され、第２誘電体厚膜層１０５とは反対側（図１中、上方）から入射する光を透過する。また、第２光反射層１０６は、第２誘電体厚膜層１０５側から入射する光の一部又は全部を第２誘電体厚膜層１０５側に反射する。
第２光反射層１０６の材料は、目標とする変調光の波長に応じて任意に選択することができ、上述した第１光反射層１０２の材料のいずれかからなるものとすることができる。第２光反射層１０６の材料は第１光反射層１０２の材料と同一であってもよく、異なっていてもよい。
第２光反射層１０６の厚みは、０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲から目標とする変調光の波長に応じて決定することができる。
電極１０７は、図２に示すように透明導体薄膜１１０に接続されている。電極１０７は、透明導体薄膜１１０の端部近傍において第１誘電体厚膜層１０３上に配置され、第２誘電体厚膜層１０５によって被覆されている。電極１０７はＡｕ等の任意の導電性材料からなる。
［電気的接続について］
図１に示すように、第１光反射層１０２、第２光反射層１０６及び透明導体薄膜１１０はそれぞれ電源Ｐに接続され、電源ＰはアースＥに接続されている。
図１に示すように、第１光反射層１０２、第２光反射層１０６及び透明導体薄膜１１０はそれぞれ電源Ｐに接続され、電源ＰはアースＥに接続されている。
これにより光学素子１００では、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６と各透明導体薄膜１１０の間に所定の電位差を付与することが可能に構成されている。
なお、光学素子１００は第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６と透明導体薄膜１１０の間、或いは各透明導体薄膜１１０同士間に所定の電位差を付与できる構成であればよく、第１光反射層１０２、第２光反射層１０６及び透明導体薄膜１１０の全てが電源Ｐ及びアースＥに接続されていなくてもよい。
例えば第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６はアースに接続され、透明導体薄膜１１０はアースに対して所定の電位差を生じさせる電源に接続されていてもよい。また、透明導体薄膜１１０がアースに接続され、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６はアースに対して所定の電位差を生じさせる電源に接続されてもよい。また、各層は、アースに接続される代わりにフローティング電極を構成していてもよい。
また、光学素子１００は、第１光反射層１０２と第２光反射層１０６のいずれか一方と、透明導体薄膜１１０の間に所定の電位差を付与することが可能に構成されていてもよい。
例えば、第１光反射層１０２と透明導体薄膜１１０の間に所定の電位差を付与する場合、第１光反射層１０２と透明導体薄膜１１０は電源若しくはアースに接続され、又はフローティング電極であり、電極として機能する。一方、第２光反射層１０６は電極として利用しないため、絶縁体であってもよい。
同様に、第２光反射層１０６と透明導体薄膜１１０の間に所定の電位差を付与する場合、第２光反射層１０６と透明導体薄膜１１０は電源若しくはアースに接続され、又はフローティング電極であり、電極として機能する。一方、第１光反射層１０２は電極として利用しないため、絶縁体であってもよい。
また、光学素子１００は各透明導体薄膜１１０同士間に所定の電位差を付与する場合、各透明導体薄膜１１０は電源Ｐ若しくはアースＥに接続され、又はフローティング電極であり、電極として機能する。一方、この場合、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６は電極として利用しないため、絶縁体であってもよい。
第２の実施形態に係る光学素子１００は以上のような構成を有する。なお、光学素子１００の製造方法は特に限定されないが、例えば非特許文献２に記載の製造方法によって製造することが可能である。
［光学素子の動作］
光学素子１００の動作について説明する。
光学素子１００の動作について説明する。
第２光反射層１０６側（図１中、上方）から光学素子１００に光が入射すると、光は第２光反射層１０６、第２誘電体厚膜層１０５、多層膜積層体１０４及び第１誘電体厚膜層１０３を透過して第１光反射層１０２に到達する。
光は第１光反射層１０２によって反射され、第１誘電体厚膜層１０３、多層膜積層体１０４及び第２誘電体厚膜層１０５を透過し、第２光反射層１０６によって反射される。以降、光は、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６によって繰り返し反射・干渉され、共鳴（ファブリペロー共鳴）を生じる。
光学素子１００が反射型光変調素子である場合、第２光反射層１０６は光の一部を反射し、一部を透過するように構成されている。このため光は第２光反射層１０６を透過して光学素子１００から出射される。
また、光学素子１００が透過型光変調素子である場合、第１光反射層１０２は光の一部を反射し、一部を透過するように構成されている。このため光は第１光反射層１０２および基板１０１を透過して光学素子１００から出射される。
ここで、光は各層の層界面で生じる多重散乱によって干渉を生じ、特定の波長の成分が選択的に吸収（共鳴吸収）される。図３は、光学素子１００の反射光スペクトルの例である。同図に実線で示すように、反射型光変調素子の場合、特定の波長において反射率が減少する。なお、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６の膜厚を変えることで特定の波長の反射率を増大させることも可能である。
この特定の波長（以下、吸収波長）λは第２光反射層１０６及び第１光反射層１０２の間の材料種及び層間距離によって決定される。仮に第２誘電体厚膜層１０５と第１誘電体厚膜層１０３の材料種が同一（屈折率：ｎ）である場合、第２光反射層１０６及び第１光反射層１０２の層間距離ｈはλ／４ｎと概算することができる。
さらに、多層膜積層体１０４が備える透明導体薄膜１１０は、上述のようにフェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能な薄膜である。このため、透明導体薄膜１１０に電位差を付与し、キャリア濃度を調整することによって光学特性を変化させることが可能である。
図３に、透明導体薄膜１１０に所定の電荷を注入した場合の光学素子１００の反射率を破線で示す。同図に示すように、透明導体薄膜１１０に電荷を注入することにより、所定の波長域の反射率を変動させることが可能である。
また、光学素子１００においては２層の透明導体薄膜１１０の間に誘電体薄膜１１１が配置された構造を有している。透明導体薄膜１１０を２層とすることにより、多層膜積層体１０４における光吸収率を２倍に増加させ、共鳴吸収率の変動幅（変調率）を大きくすることが可能である（実施例参照）。
また、誘電体薄膜１１１を原子層薄膜とすることにより、多層膜積層体１０４の厚膜化を抑制し、加えて、各透明導体薄膜１１０の膜間の光路長が小さくなることにより、各位置における透明導体薄膜１１０の共鳴吸収効果の差異が小さくなり、光学素子１００の透過ピーク或いは反射ピーク（図３参照）のブロード化を抑制することができる。
上記のように、光学素子１００では、透明導体薄膜１１０に電位差を付与することによって光変調が可能であり、力学的な駆動が必要ないため、応答速度が速く、光変調率が高い光変調素子を実現することができる。
［多層膜積層体について］
上記説明において、多層膜積層体１０４は、２層の透明導体薄膜１１０の間に１層の誘電体薄膜１１１が配置されているとしたが、より多数の透明導体薄膜１１０及び誘電体薄膜１１１を備えるものであってもよい。図４は、この多層膜積層体１０４を備える光学素子１００の断面図であり、図５はこの光学素子１００の平面図である。
上記説明において、多層膜積層体１０４は、２層の透明導体薄膜１１０の間に１層の誘電体薄膜１１１が配置されているとしたが、より多数の透明導体薄膜１１０及び誘電体薄膜１１１を備えるものであってもよい。図４は、この多層膜積層体１０４を備える光学素子１００の断面図であり、図５はこの光学素子１００の平面図である。
同図に示すように、多層膜積層体１０４は、３層の透明導体薄膜１１０と、それぞれ透明導体薄膜１１０の間に配置された２層の誘電体薄膜１１１を備えるものであってもよい。
透明導体薄膜１１０を３層とすることにより、透明導体薄膜１１０中における光吸収率を３倍に増加させ、光学素子１００の共鳴光吸収率の変調率を増加させることが可能である（実施例参照）。
さらに、多層膜積層体１０４はより多数の透明導体薄膜１１０及び誘電体薄膜１１１を備えるものであってもよい。例えば、多層膜積層体１０４は１０層以下の透明導体薄膜１１０と透明導体薄膜１１０の間に配置された誘電体薄膜１１１を備えるものとすることも可能である。
なお多層膜積層体１０４を構成する複数の誘電体薄膜１１１は、全てが同一材料からなるものであってもよく、互いに異なる材料からなるものであってもよい。
また、多層膜積層体１０４を構成する複数の誘電体薄膜１１１は、全てが同一の厚みであってもよく、互いに異なる厚みであってもよい。
［反射体について］
上記のように、光学素子１００は第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６を備えるが、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６は複数層であってもよい。図６は、それぞれ複数層の第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６を備える光学素子１００の断面図である。
上記のように、光学素子１００は第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６を備えるが、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６は複数層であってもよい。図６は、それぞれ複数層の第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６を備える光学素子１００の断面図である。
同図に示すように、第１光反射層１０２は、第１層１０２ａ及び第２層１０２ｂを備える。第１層１０２ａは基板１０１上に配置され、第２層１０２ｂは第１層１０２ａ上に配置されている。
第１層１０２ａ及び第２層１０２ｂはそれぞれ、第１光反射層１０２の材料として挙げた材料のいずれかであって互いに異なる材料からなるものとすることができる。
また、第２光反射層１０６は、第１層１０６ａ及び第２層１０６ｂを備える。第１層１０６ａは第２誘電体厚膜層１０５上に配置され、第２層１０６ｂは第１層１０６ａ上に配置されている。
第１層１０６ａ及び第２層１０６ｂはそれぞれ、第２光反射層１０６の材料として挙げた材料のいずれかであって互いに異なる材料からなるものとすることができる。
第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６の材料は光学素子１００から出射される変調光の波長に影響を与えるため、目標とする変調光の波長に応じて利用できる材料は制限される。このため、第１光反射層１０２の材料が基板１０１との密着性が小さい材料であり、あるいは第２光反射層１０６の材料が第２光反射層１０６との密着性が小さい材料である場合が生じる。
これに対し、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６を２層とすることにより、
第１層１０２ａを基板１０１に対する接着層とし、第１層１０６ａを第２誘電体厚膜層１０５に対する接着層として用いることができる。これにより、第２層１０２ｂ及び第２層１０６ｂは、接着性を考慮せずに、光学特性に応じて材料を選択することが可能となる。
第１層１０２ａを基板１０１に対する接着層とし、第１層１０６ａを第２誘電体厚膜層１０５に対する接着層として用いることができる。これにより、第２層１０２ｂ及び第２層１０６ｂは、接着性を考慮せずに、光学特性に応じて材料を選択することが可能となる。
なお、第１光反射層１０２と第２光反射層１０６のうちいずれか一方を２層とし、他方は１層としてもよい。
また、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６の少なくともいずれか一方は、透明導体薄膜１１０に電位差を付与するための電極として機能するが、他方は電極として機能しなくてもよい。このため、第１光反射層１０２及び第２光反射層１０６の一方を絶縁性の光反射層とすることも可能である。
図７は、誘電体多層膜である第２光反射層１０６を備える光学素子１００を示す断面図である。同図に示すように、第２光反射層１０６は、複数の第１層１０６ａと複数の第２層１０６ｂが交互に積層されて構成されている。
第１層１０６ａと第２層１０６ｂは互いに屈折率が異なる誘電体からなり、層界面で生じる多重反射により特定波長の光を選択的に透過或いは反射する。なお、第１層１０６ａと第２層１０６ｂの層数は特に限定されない。また、この誘電体多層膜は３種以上の屈折率が異なる誘電体が積層されたものであってもよい。
なお、第１光反射層１０２と第２光反射層１０６のうちいずれか一方を誘電体多層膜とする場合、光学素子１００が反射型調光素子であれば、第２光反射層１０６を誘電体多層膜とすると好適である。また、光学素子１００が透過型調光素子である場合、第１光反射層１０２と第２光反射層１０６のどちらを誘電体多層膜としてもよい。
［フェルミ準位調整について］
上記光学素子１００は、透明導体薄膜１１０に電位差を付与することにより透明導体薄膜１１０の電荷濃度を制御し、光学特性を変化させるものとしたが、電位差の付与以外の方法で光学特性を変化させてもよい。
上記光学素子１００は、透明導体薄膜１１０に電位差を付与することにより透明導体薄膜１１０の電荷濃度を制御し、光学特性を変化させるものとしたが、電位差の付与以外の方法で光学特性を変化させてもよい。
透明導体薄膜１１０は、フェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能なものであればよく、例えば、光等の外場によって透明導体薄膜１１０の電荷濃度を制御し、光学特性を変化させるものとすることも可能である。
［電子機器について］
本実施形態に係る光学素子１００は、上記のように特定の波長域における光吸収を制御する光変調素子として用いることが可能であるが、その他にも光学素子１００の構造を用いて各種の電子機器を実現することが可能である。
本実施形態に係る光学素子１００は、上記のように特定の波長域における光吸収を制御する光変調素子として用いることが可能であるが、その他にも光学素子１００の構造を用いて各種の電子機器を実現することが可能である。
例えば光学素子１００によって、特定波長域の反射光量を制御する反射光型ディスプレイ又は波長選択ミラーを実現することが可能である。また、光学素子１００によって、特定波長域の透過光量を制御する波長選択フィルタ又は透過光型ディスプレイを実現することが可能である。
さらに、光学素子１００は、特定波長域の光検出を可能とする光検出素子を実現することが可能である。これらの電子機器においてターゲットとする光変調域又は光検出帯域は、各層構造における材料選択及び構造設計によって、近赤外光領域から遠赤外光領域（１０００〜２００００ｎｍ）の間で任意に変調波長、検出波長及び半値幅を決定することができる。
以下のように実施例及び比較例に係る光学素子を作製した。
［実施例１］
上記第１の実施形態において説明した図１の構成を有する光学素子を作製し、実施例１とした。
第１光反射層はＡｕからなり、厚み７００Åとした。第１誘電体厚膜層１０３は酸化ハフニウムからなり、厚み１６００Åとした。
上記第１の実施形態において説明した図１の構成を有する光学素子を作製し、実施例１とした。
第１光反射層はＡｕからなり、厚み７００Åとした。第１誘電体厚膜層１０３は酸化ハフニウムからなり、厚み１６００Åとした。
多層膜積層体は、グラフェンからなる透明導体薄膜、六方晶窒化ホウ素からなる誘電体薄膜及びグラフェンからなる透明導体薄膜が順に積層されたヘテロ構造体とした。各透明導体薄膜においてグラフェンは単層の原子層であり、厚みは０．３３５ｎｍである。誘電体薄膜において六方晶窒化ホウ素は３層の原子層であり、厚みは１ｎｍである。
第２誘電体厚膜層は酸化ハフニウムからなり、厚み１６００Åとした。第２光反射層１０６はＡｕからなり、厚み３７８Åとした。
［実施例２］
上記第１の実施形態において説明した図４の構成を有する光学素子を作製し、実施例２とした。多層膜積層体以外の構成は実施例１と同一である。
上記第１の実施形態において説明した図４の構成を有する光学素子を作製し、実施例２とした。多層膜積層体以外の構成は実施例１と同一である。
多層膜積層体は、グラフェンからなる透明導体薄膜と六方晶窒化ホウ素からなる誘電体薄膜が、透明導体薄膜、誘電体薄膜、透明導体薄膜、誘電体薄膜、透明導体薄膜の順で積層されたヘテロ構造体とした。各透明導体薄膜においてグラフェンは単層の原子層であり、厚みは０．３３５ｎｍである。各誘電体薄膜において六方晶窒化ホウ素は３層の原子層であり、厚みは１ｎｍである。
［比較例］
図８は、比較例に係る光学素子２００の断面図である。同図に示すように光学素子２００は、基板２０１、第１光反射層２０２、第１誘電体厚膜層２０３、透明導体薄膜２０４、第２誘電体厚膜層２０５及び第２光反射層２０６を備える。
図８は、比較例に係る光学素子２００の断面図である。同図に示すように光学素子２００は、基板２０１、第１光反射層２０２、第１誘電体厚膜層２０３、透明導体薄膜２０４、第２誘電体厚膜層２０５及び第２光反射層２０６を備える。
光学素子２００は、光学素子１００の多層膜積層体１０４を単層の透明導体薄膜に代えたものであり、透明導体薄膜以外の各層は、実施例１に係る光学素子１００の各層と同一の構成を有する。この透明導体薄膜は、単層の原子層であるグラフェンからなり、厚みは０．３３５ｎｍとした。
［実施例３］
上記第２の実施形態において説明した図４の構成を有する光学素子を作製し、実施例３とした。第１光反射層はＡｕからなり、厚み１０００Åとした。第１誘電体厚膜層１０３は硫化亜鉛からなり、厚み１００００Åとした。
上記第２の実施形態において説明した図４の構成を有する光学素子を作製し、実施例３とした。第１光反射層はＡｕからなり、厚み１０００Åとした。第１誘電体厚膜層１０３は硫化亜鉛からなり、厚み１００００Åとした。
多層膜積層体は、グラフェンからなる透明導体薄膜と六方晶窒化ホウ素からなる誘電体薄膜が、透明導体薄膜、誘電体薄膜、透明導体薄膜、誘電体薄膜、透明導体薄膜の順で積層されたヘテロ構造体とした。各透明導体薄膜においてグラフェンは単層の原子層であり、厚みは０．３３５ｎｍである。各誘電体薄膜において六方晶窒化ホウ素は３０層の原子層であり、厚みは１０ｎｍである。
第２誘電体厚膜層は硫化亜鉛からなり、厚み１００００Åとした。第２光反射層１０はＡｕからなり、厚み３５Åとした。
［比較例］
図８は、比較例に係る光学素子２００の断面図である。同図に示すように光学素子２００は、基板２０１、第１光反射層２０２、第１誘電体厚膜層２０３、透明導体薄膜２０４、第２誘電体厚膜層２０５及び第２光反射層２０６を備える。
図８は、比較例に係る光学素子２００の断面図である。同図に示すように光学素子２００は、基板２０１、第１光反射層２０２、第１誘電体厚膜層２０３、透明導体薄膜２０４、第２誘電体厚膜層２０５及び第２光反射層２０６を備える。
光学素子２００は、光学素子１００の多層膜積層体１０４を単層の透明導体薄膜に代えたものであり、透明導体薄膜以外の各層は、実施例３に係る光学素子１００の各層と同一の構成を有する。この透明導体薄膜は、単層の原子層であるグラフェンからなり、厚みは０．３３５ｎｍとした。
［実施例４］
上記第２の実施形態において説明した図４の構成を有する光学素子を作製し、実施例４とした。第１光反射層はＡｕからなり、厚み１０００Åとした。第１誘電体厚膜層１０３は硫化亜鉛からなり、厚み１１２５０Åとした。
上記第２の実施形態において説明した図４の構成を有する光学素子を作製し、実施例４とした。第１光反射層はＡｕからなり、厚み１０００Åとした。第１誘電体厚膜層１０３は硫化亜鉛からなり、厚み１１２５０Åとした。
多層膜積層体は、グラフェンからなる透明導体薄膜と六方晶窒化ホウ素からなる誘電体薄膜が、透明導体薄膜、誘電体薄膜、透明導体薄膜、誘電体薄膜、透明導体薄膜の順で積層されたヘテロ構造体とした。各透明導体薄膜においてグラフェンは単層の原子層であり、厚みは０．３３５ｎｍである。各誘電体薄膜において六方晶窒化ホウ素は３０層の原子層であり、厚みは１０ｎｍである。
第２誘電体厚膜層は硫化亜鉛からなり、厚み１１２５０Åとした。第２光反射層１０６はＡｕからなり、厚み４０Åとした。
［比較例］
図８は、比較例に係る光学素子２００の断面図である。同図に示すように光学素子２００は、基板２０１、第１光反射層２０２、第１誘電体厚膜層２０３、透明導体薄膜２０４、第２誘電体厚膜層２０５及び第２光反射層２０６を備える。
図８は、比較例に係る光学素子２００の断面図である。同図に示すように光学素子２００は、基板２０１、第１光反射層２０２、第１誘電体厚膜層２０３、透明導体薄膜２０４、第２誘電体厚膜層２０５及び第２光反射層２０６を備える。
光学素子２００は、光学素子１００の多層膜積層体１０４を単層の透明導体薄膜に代えたものであり、透明導体薄膜以外の各層は、実施例４に係る光学素子１００の各層と同一の構成を有する。この透明導体薄膜は、単層の原子層であるグラフェンからなり、厚みは０．３３５ｎｍとした。
［実施例５］
上記第２の実施形態において説明した図４の構成を有する光学素子を作製し、実施例５とした。第１光反射層はＡｕからなり、厚み１０００Åとした。第１誘電体厚膜層１０３はゲルマニウムからなり、厚み５６００Åとした。
上記第２の実施形態において説明した図４の構成を有する光学素子を作製し、実施例５とした。第１光反射層はＡｕからなり、厚み１０００Åとした。第１誘電体厚膜層１０３はゲルマニウムからなり、厚み５６００Åとした。
多層膜積層体は、グラフェンからなる透明導体薄膜と六方晶窒化ホウ素からなる誘電体薄膜が、透明導体薄膜、誘電体薄膜、透明導体薄膜、誘電体薄膜、透明導体薄膜の順で積層されたヘテロ構造体とした。各透明導体薄膜においてグラフェンは単層の原子層であり、厚みは０．３３５ｎｍである。各誘電体薄膜において六方晶窒化ホウ素は約３０層の原子層であり、厚みは１０ｎｍである。
第２誘電体厚膜層はゲルマニウムからなり、厚み５６００Åとした。第２光反射層１０６はＡｕからなり、厚み５０Åとした。
［比較例］
図８は、比較例に係る光学素子２００の断面図である。同図に示すように光学素子２００は、基板２０１、第１光反射層２０２、第１誘電体厚膜層２０３、透明導体薄膜２０４、第２誘電体厚膜層２０５及び第２光反射層２０６を備える。
図８は、比較例に係る光学素子２００の断面図である。同図に示すように光学素子２００は、基板２０１、第１光反射層２０２、第１誘電体厚膜層２０３、透明導体薄膜２０４、第２誘電体厚膜層２０５及び第２光反射層２０６を備える。
光学素子２００は、光学素子１００の多層膜積層体１０４を単層の透明導体薄膜に代えたものであり、透明導体薄膜以外の各層は、実施例５に係る光学素子１００の各層と同一の構成を有する。この透明導体薄膜は、単層の原子層であるグラフェンからなり、厚みは０．３３５ｎｍとした。
［実施例６］
上記第２の実施形態において説明した図４の構成を有する光学素子を作製し、実施例６とした。第１光反射層はＡｕからなり、厚み１０００Åとした。第１誘電体厚膜層１０３はゲルマニウムからなり、厚み６３００Åとした。
上記第２の実施形態において説明した図４の構成を有する光学素子を作製し、実施例６とした。第１光反射層はＡｕからなり、厚み１０００Åとした。第１誘電体厚膜層１０３はゲルマニウムからなり、厚み６３００Åとした。
多層膜積層体は、グラフェンからなる透明導体薄膜と六方晶窒化ホウ素からなる誘電体薄膜が、透明導体薄膜、誘電体薄膜、透明導体薄膜、誘電体薄膜、透明導体薄膜の順で積層されたヘテロ構造体とした。各透明導体薄膜においてグラフェンは単層の原子層であり、厚みは０．３３５ｎｍである。各誘電体薄膜において六方晶窒化ホウ素は約３０層の原子層であり、厚みは１０ｎｍである。
第２誘電体厚膜層はゲルマニウムからなり、厚み６３００Åとした。第２光反射層１０６はＡｕからなり、厚み５０Åとした。
［比較例］
図８は、比較例に係る光学素子２００の断面図である。同図に示すように光学素子２００は、基板２０１、第１光反射層２０２、第１誘電体厚膜層２０３、透明導体薄膜２０４、第２誘電体厚膜層２０５及び第２光反射層２０６を備える。
図８は、比較例に係る光学素子２００の断面図である。同図に示すように光学素子２００は、基板２０１、第１光反射層２０２、第１誘電体厚膜層２０３、透明導体薄膜２０４、第２誘電体厚膜層２０５及び第２光反射層２０６を備える。
光学素子２００は、光学素子１００の多層膜積層体１０４を単層の透明導体薄膜に代えたものであり、透明導体薄膜以外の各層は、実施例６に係る光学素子１００の各層と同一の構成を有する。この透明導体薄膜は、単層の原子層であるグラフェンからなり、厚みは０．３３５ｎｍとした。
［実施例７］
上記第２の実施形態において説明した図４の構成を有する光学素子を作製し、実施例６とした。第１光反射層はＡｕからなり、厚み１０００Åとした。第１誘電体厚膜層１０３は臭化カリウムからなり、厚み１５５５０Åとした。
上記第２の実施形態において説明した図４の構成を有する光学素子を作製し、実施例６とした。第１光反射層はＡｕからなり、厚み１０００Åとした。第１誘電体厚膜層１０３は臭化カリウムからなり、厚み１５５５０Åとした。
多層膜積層体は、グラフェンからなる透明導体薄膜と六方晶窒化ホウ素からなる誘電体薄膜が、透明導体薄膜、誘電体薄膜、透明導体薄膜、誘電体薄膜、透明導体薄膜の順で積層されたヘテロ構造体とした。各透明導体薄膜においてグラフェンは単層の原子層であり、厚みは０．３３５ｎｍである。各誘電体薄膜において六方晶窒化ホウ素は３層の原子層であり、厚みは１ｎｍである。
第２誘電体厚膜層は臭化カリウムからなり、厚み１５５５０Åとした。第２光反射層１０６はＡｕからなり、厚み１５Åとした。
［比較例］
図８は、比較例に係る光学素子２００の断面図である。同図に示すように光学素子２００は、基板２０１、第１光反射層２０２、第１誘電体厚膜層２０３、透明導体薄膜２０４、第２誘電体厚膜層２０５及び第２光反射層２０６を備える。
図８は、比較例に係る光学素子２００の断面図である。同図に示すように光学素子２００は、基板２０１、第１光反射層２０２、第１誘電体厚膜層２０３、透明導体薄膜２０４、第２誘電体厚膜層２０５及び第２光反射層２０６を備える。
光学素子２００は、光学素子１００の多層膜積層体１０４を単層の透明導体薄膜に代えたものであり、透明導体薄膜以外の各層は、実施例７に係る光学素子１００の各層と同一の構成を有する。この透明導体薄膜は、単層の原子層であるグラフェンからなり、厚みは０．３３５ｎｍとした。
［実施例８］
上記第２の実施形態において説明した図４の構成を有する光学素子を作製し、実施例８とした。第１光反射層はＡｕからなり、厚み１０００Åとした。第１誘電体厚膜層１０３は臭化カリウムからなり、厚み１７５００Åとした。
上記第２の実施形態において説明した図４の構成を有する光学素子を作製し、実施例８とした。第１光反射層はＡｕからなり、厚み１０００Åとした。第１誘電体厚膜層１０３は臭化カリウムからなり、厚み１７５００Åとした。
多層膜積層体は、グラフェンからなる透明導体薄膜と六方晶窒化ホウ素からなる誘電体薄膜が、透明導体薄膜、誘電体薄膜、透明導体薄膜、誘電体薄膜、透明導体薄膜の順で積層されたヘテロ構造体とした。各透明導体薄膜においてグラフェンは単層の原子層であり、厚みは０．３３５ｎｍである。各誘電体薄膜において六方晶窒化ホウ素は３層の原子層であり、厚みは１ｎｍである。
第２誘電体厚膜層は臭化カリウムからなり、厚み１７５００Åとした。第２光反射層１０６はＡｕからなり、厚み１５Åとした。
［比較例］
図８は、比較例に係る光学素子２００の断面図である。同図に示すように光学素子２００は、基板２０１、第１光反射層２０２、第１誘電体厚膜層２０３、透明導体薄膜２０４、第２誘電体厚膜層２０５及び第２光反射層２０６を備える。
図８は、比較例に係る光学素子２００の断面図である。同図に示すように光学素子２００は、基板２０１、第１光反射層２０２、第１誘電体厚膜層２０３、透明導体薄膜２０４、第２誘電体厚膜層２０５及び第２光反射層２０６を備える。
光学素子２００は、光学素子１００の多層膜積層体１０４を単層の透明導体薄膜に代えたものであり、透明導体薄膜以外の各層は、実施例８に係る光学素子１００の各層と同一の構成を有する。この透明導体薄膜は、単層の原子層であるグラフェンからなり、厚みは０．３３５ｎｍとした。
［光変調測定］
上記実施例及び比較例に係る光学素子について、顕微ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）によって反射光のスペクトル変調を計測した。測定にはＶｅｒｔｅｘ８０（Ｂｒｕｋｅｒ社製）を用いた。
上記実施例及び比較例に係る光学素子について、顕微ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）によって反射光のスペクトル変調を計測した。測定にはＶｅｒｔｅｘ８０（Ｂｒｕｋｅｒ社製）を用いた。
図９は、比較例に係る光学素子の反射光スペクトルを示すグラフであり、図１０は実施例１に係る光学素子の反射光スペクトル、図１１は実施例２に係る光学素子の反射光スペクトルを示す。
図９乃至図１１において、実線は透明導体薄膜（グラフェン）に０．７ｅＶの電荷を注入した場合の反射光スペクトル、破線は透明導体薄膜が電荷的に中性である場合（０．０ｅＶ）の反射光スペクトルを示す。電荷の注入によって透明導体膜のフェルミエネルギーＥｆは０．７ｅＶ変調される。
図９に示すように、比較例に係る光学素子は、透明導体薄膜への電荷の注入により、約３０％の反射光変調を示した。一方、図１０に示すように実施例１に係る光学素子は、透明導体薄膜への電荷の注入により約４０％の反射光変調を示した。
さらに、図１１に示すように実施例２に係る光学素子は、透明導体薄膜への電荷の注入により約５０％の反射光変調を示した。
このように、実施例１及び２に係る光学素子は比較例に係る光学素子に対して高い変調率を有することがわかる。
図１２は、実施例３の比較例に係る光学素子の反射光スペクトルを示すグラフであり、図１３は実施例３に係る光学素子の反射光スペクトルを示す。
図１２乃至図１３において、実線は透明導体薄膜（グラフェン）に０．７ｅＶの電荷を注入した場合の反射光スペクトル、破線は透明導体薄膜が電荷的に中性である場合（０．０ｅＶ）の反射光スペクトルを示す。電荷の注入によって透明導体膜のフェルミエネルギーＥｆは０．７ｅＶ変調される。
図１２に示すように、実施例３の比較例に係る光学素子は、透明導体薄膜への電荷の注入により、波長９６００ｎｍにおいて、約２７％の光変調（反射率の増加）を示した。一方、図１３に示すように実施例３に係る光学素子は、透明導体薄膜への電荷の注入により、波長９６００ｎｍにおいて、約４５％の光変調（反射率の増加）を示した。
図１４は、実施例４の比較例に係る光学素子の反射光スペクトルを示すグラフであり、図１５は実施例４に係る光学素子の反射光スペクトルを示す。
図１４乃至図１５において、実線は透明導体薄膜（グラフェン）に０．７ｅＶの電荷を注入した場合の反射光スペクトル、破線は透明導体薄膜が電荷的に中性である場合（０．０ｅＶ）の反射光スペクトルを示す。電荷の注入によって透明導体膜のフェルミエネルギーＥｆは０．７ｅＶ変調される。
図１４に示すように、実施例４の比較例に係る光学素子は、透明導体薄膜への電荷の注入により、波長１０６００ｎｍにおいて、約２４％の光変調（反射率の増加）を示した。一方、図１５に示すように実施例４に係る光学素子は、透明導体薄膜への電荷の注入により、波長１０６００ｎｍにおいて、約４５％の光変調（反射率の増加）を示した。
図１６は、実施例５の比較例に係る光学素子の反射光スペクトルを示すグラフであり、図１７は実施例５に係る光学素子の反射光スペクトルを示す。
図１６乃至図１７において、実線は透明導体薄膜（グラフェン）に０．７ｅＶの電荷を注入した場合の反射光スペクトル、破線は透明導体薄膜が電荷的に中性である場合（０．０ｅＶ）の反射光スペクトルを示す。電荷の注入によって透明導体膜のフェルミエネルギーＥｆは０．７ｅＶ変調される。
図１６に示すように、実施例５の比較例に係る光学素子は、透明導体薄膜への電荷の注入により、波長９６００ｎｍにおいて、約１７％の光変調（反射率の減少）を示した。一方、図１７に示すように実施例５に係る光学素子は、透明導体薄膜への電荷の注入により、波長９６００ｎｍにおいて、約５６％の光変調（反射率の減少）を示した。
図１８は、実施例６の比較例に係る光学素子の反射光スペクトルを示すグラフであり、図１９は実施例６に係る光学素子の反射光スペクトルを示す。
図１８乃至図１９において、実線は透明導体薄膜（グラフェン）に０．７ｅＶの電荷を注入した場合の反射光スペクトル、破線は透明導体薄膜が電荷的に中性である場合（０．０ｅＶ）の反射光スペクトルを示す。電荷の注入によって透明導体膜のフェルミエネルギーＥｆは０．７ｅＶ変調される。
図１８に示すように、比較例に係る光学素子は、透明導体薄膜への電荷の注入により、波長１０６００ｎｍにおいて、約１０％の光変調（反射率の減少）を示した。一方、図１９に示すように実施例６に係る光学素子は、透明導体薄膜への電荷の注入により、波長１０６００ｎｍにおいて、約５５％の光変調（反射率の減少）を示した。
図２０は、実施例７の比較例に係る光学素子の反射光スペクトルを示すグラフであり、図２１は実施例７に係る光学素子の反射光スペクトルを示す。
図２０乃至図２１において、実線は透明導体薄膜（グラフェン）に０．７ｅＶの電荷を注入した場合の反射光スペクトル、破線は透明導体薄膜が電荷的に中性である場合（０．０ｅＶ）の反射光スペクトルを示す。電荷の注入によって透明導体膜のフェルミエネルギーＥｆは０．７ｅＶ変調される。
図２０に示すように、比較例に係る光学素子は、透明導体薄膜への電荷の注入により、波長９６００ｎｍにおいて、約６％の光変調（反射率の減少）を示した。一方、図２１に示すように実施例７に係る光学素子は、透明導体薄膜への電荷の注入により、波長９６００ｎｍにおいて、約８２％の光変調（反射率の減少）を示した。
図２２は、実施例８の比較例に係る光学素子の反射光スペクトルを示すグラフであり、図２３は実施例８に係る光学素子の反射光スペクトルを示す。
図２２乃至図２３において、実線は透明導体薄膜（グラフェン）に０．７ｅＶの電荷を注入した場合の反射光スペクトル、破線は透明導体薄膜が電荷的に中性である場合（０．０ｅＶ）の反射光スペクトルを示す。電荷の注入によって透明導体膜のフェルミエネルギーＥｆは０．７ｅＶ変調される。
図２２に示すように、比較例に係る光学素子は、透明導体薄膜への電荷の注入により、波長１０６００ｎｍにおいて、約３％の光変調（反射率の減少）を示した。一方、図２３に示すように実施例８に係る光学素子は、透明導体薄膜への電荷の注入により、波長１０６００ｎｍにおいて、約８６％の光変調（反射率の減少）を示した。
このように、実施例３、４、５、６、７及び８に係る光学素子は比較例に係る光学素子に対して高い変調率を有することがわかる。光学素子の構成によって、光変調の挙動（反射率の減少もしくは増加）を制御することができることが分かる。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）
第１の光反射層と、
誘電体からなり、上記第１の光反射層上に配置された第１の誘電体厚膜層と、
上記第１の誘電体厚膜層上に配置された多層膜積層体であって、フェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能な複数の透明導体薄膜と、上記複数の透明導体薄膜の間に配置された原子層薄膜である誘電体薄膜とを備える多層膜積層体と、
誘電体からなり、上記多層膜積層体上に配置された第２の誘電体厚膜層と、
上記第２の誘電体厚膜層上に配置された第２の光反射層と
を具備する光学素子。
第１の光反射層と、
誘電体からなり、上記第１の光反射層上に配置された第１の誘電体厚膜層と、
上記第１の誘電体厚膜層上に配置された多層膜積層体であって、フェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能な複数の透明導体薄膜と、上記複数の透明導体薄膜の間に配置された原子層薄膜である誘電体薄膜とを備える多層膜積層体と、
誘電体からなり、上記多層膜積層体上に配置された第２の誘電体厚膜層と、
上記第２の誘電体厚膜層上に配置された第２の光反射層と
を具備する光学素子。
（２）
上記（１）に記載の光学素子であって、
上記多層膜積層体は、複数の上記誘電体薄膜を備える
光学素子。
上記（１）に記載の光学素子であって、
上記多層膜積層体は、複数の上記誘電体薄膜を備える
光学素子。
（３）
上記（１）又は（２）に記載の光学素子であって、
上記複数の透明導体薄膜は、グラフェン薄膜、カーボン性薄膜、カーボンナノチューブ薄膜、金属特性、半金属特性若しくはナローバンドギャップを有する原子層薄膜、又は３ｅＶ以上４ｅＶ以下のバンドギャップ内に不純物準位を形成し、キャリアトラップが可能な導電性薄膜である
光学素子。
上記（１）又は（２）に記載の光学素子であって、
上記複数の透明導体薄膜は、グラフェン薄膜、カーボン性薄膜、カーボンナノチューブ薄膜、金属特性、半金属特性若しくはナローバンドギャップを有する原子層薄膜、又は３ｅＶ以上４ｅＶ以下のバンドギャップ内に不純物準位を形成し、キャリアトラップが可能な導電性薄膜である
光学素子。
（４）
上記（１）から（３）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記複数の透明導体薄膜はそれぞれ、原子１層若しくは２層の原子層薄膜、又は０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下の厚みを有する導電性薄膜である
光学素子。
上記（１）から（３）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記複数の透明導体薄膜はそれぞれ、原子１層若しくは２層の原子層薄膜、又は０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下の厚みを有する導電性薄膜である
光学素子。
（５）
上記（３）に記載の光学素子であって、
上記原子層薄膜は、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物からなる
光学素子。
上記（３）に記載の光学素子であって、
上記原子層薄膜は、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物からなる
光学素子。
（６）
上記（３）に記載の光学素子であって、
上記原子層薄膜は、ＭＸ２の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれか、又は、
ＭＸの組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＧａ又はＩｎであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれか、又は、
Ｍ２Ｘ３の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＢｉであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
上記（３）に記載の光学素子であって、
上記原子層薄膜は、ＭＸ２の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれか、又は、
ＭＸの組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＧａ又はＩｎであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれか、又は、
Ｍ２Ｘ３の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＢｉであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
（７）
上記（３）に記載の光学素子であって、
上記原子層薄膜は、ＬＸＭ１−ＸＡＹＢ１−Ｙ（０＜Ｘ＜１）、（０≦Ｙ≦１）の組成式で表される層状化合物からなり、
ＬはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＡはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであり、
ＢはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
上記（３）に記載の光学素子であって、
上記原子層薄膜は、ＬＸＭ１−ＸＡＹＢ１−Ｙ（０＜Ｘ＜１）、（０≦Ｙ≦１）の組成式で表される層状化合物からなり、
ＬはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＡはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであり、
ＢはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
（８）
上記（３）に記載の光学素子であって、
上記導電性薄膜は、ＬＸＭＹＯ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、）の組成式で表される酸化物からなり、
ＬはＳｂ、Ｆ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｖ、Ｓｉのいずれかであり、
ＭはＳｂ、Ｆ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｖ、Ｓｉのいずれかである
光学素子。
上記（３）に記載の光学素子であって、
上記導電性薄膜は、ＬＸＭＹＯ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、）の組成式で表される酸化物からなり、
ＬはＳｂ、Ｆ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｖ、Ｓｉのいずれかであり、
ＭはＳｂ、Ｆ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｖ、Ｓｉのいずれかである
光学素子。
（９）
上記（１）から（８）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記誘電体薄膜は、誘電体原子層薄膜又は１ｍｅＶ以上のバンドギャップを有する半導体原子層薄膜である
光学素子。
上記（１）から（８）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記誘電体薄膜は、誘電体原子層薄膜又は１ｍｅＶ以上のバンドギャップを有する半導体原子層薄膜である
光学素子。
（１０）
上記（９）に記載の光学素子であって、
上記誘電体薄膜は、１０ｎｍ以下の厚みを有する
光学素子。
上記（９）に記載の光学素子であって、
上記誘電体薄膜は、１０ｎｍ以下の厚みを有する
光学素子。
（１１）
上記（９）に記載の光学素子であって、
上記誘電体原子層薄膜は、六方晶窒化ホウ素からなる
光学素子。
上記（９）に記載の光学素子であって、
上記誘電体原子層薄膜は、六方晶窒化ホウ素からなる
光学素子。
（１２）
上記（９）に記載の光学素子であって、
上記誘電体原子層薄膜は、ＭＸ２の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
上記（９）に記載の光学素子であって、
上記誘電体原子層薄膜は、ＭＸ２の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
（１３）
上記（９）に記載の光学素子であって、
上記誘電体薄膜は、Ｘ２Ｙ４−６Ｚ８Ｏ２０Ａ４の組成式で表されるマイカと呼ばれる層状化合物からなり、
ＸはＫ、Ｎａ、Ｃａ、Ｂａ、Ｒｂ及びＣｓのいずれかであり、
ＹはＡｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＬｉのいずれかであり、
ＺはＳｉ、Ａｌ、Ｆｅ及びＴｉのいずれかであり、
ＡはＯＨ又はＦである
光学素子。
上記（９）に記載の光学素子であって、
上記誘電体薄膜は、Ｘ２Ｙ４−６Ｚ８Ｏ２０Ａ４の組成式で表されるマイカと呼ばれる層状化合物からなり、
ＸはＫ、Ｎａ、Ｃａ、Ｂａ、Ｒｂ及びＣｓのいずれかであり、
ＹはＡｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＬｉのいずれかであり、
ＺはＳｉ、Ａｌ、Ｆｅ及びＴｉのいずれかであり、
ＡはＯＨ又はＦである
光学素子。
（１４）
上記（９）に記載の光学素子であって、
上記誘電体薄膜は、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＳｉＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｒＴｉＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｔｉ０．８７Ｏ２、Ｔｉ０．９１Ｏ２、Ｔｉ４Ｏ９、Ｔｉ４Ｏ１１、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＲｕＯ２、ＭｎＯ２、ＶＳ２、ＬａＡｌＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｉＮ、ＢＮ、ＢｉＦｅＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＳｉＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＴｉＯ３、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９及びＢａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３（０≦ｘ≦１）のいずれかからなる
光学素子。
上記（９）に記載の光学素子であって、
上記誘電体薄膜は、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＳｉＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｒＴｉＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｔｉ０．８７Ｏ２、Ｔｉ０．９１Ｏ２、Ｔｉ４Ｏ９、Ｔｉ４Ｏ１１、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＲｕＯ２、ＭｎＯ２、ＶＳ２、ＬａＡｌＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｉＮ、ＢＮ、ＢｉＦｅＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＳｉＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＴｉＯ３、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９及びＢａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３（０≦ｘ≦１）のいずれかからなる
光学素子。
（１５）
上記（９）に記載の光学素子であって、
上記誘電体薄膜は、ＴｉｘＯ２（０＜ｘ≦１）、Ｔｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２、Ｔｉ０．６Ｆｅ０．４Ｏ２、Ｔｉ（５．２−２ｘ）／６Ｍｎｘ／２Ｏ２（０≦ｘ≦０．４）、Ｔｉ０．８−ｘ／４Ｆｅｘ／２Ｃｏ０．２−ｘ／４Ｏ２（０≦ｘ≦０．８）、ＭｎＯ２、Ｍｎ３Ｏ７、Ｎｂ３Ｏ８、Ｎｂ６Ｏ１７、ＴｉＮｂＯ５、Ｔｉ２ＮｂＯ７、Ｔｉ５ＮｂＯ１４、ＴａＯ３、ＬａＮｂ２Ｏ７、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｔａ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｔａ３Ｏ１０、ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５及びＣａ２Ｎａｍ−３ＮｂｍＯ３ｍ＋１（３≦ｍ≦６）のいずれかである層状酸化物からなる
光学素子。
上記（９）に記載の光学素子であって、
上記誘電体薄膜は、ＴｉｘＯ２（０＜ｘ≦１）、Ｔｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２、Ｔｉ０．６Ｆｅ０．４Ｏ２、Ｔｉ（５．２−２ｘ）／６Ｍｎｘ／２Ｏ２（０≦ｘ≦０．４）、Ｔｉ０．８−ｘ／４Ｆｅｘ／２Ｃｏ０．２−ｘ／４Ｏ２（０≦ｘ≦０．８）、ＭｎＯ２、Ｍｎ３Ｏ７、Ｎｂ３Ｏ８、Ｎｂ６Ｏ１７、ＴｉＮｂＯ５、Ｔｉ２ＮｂＯ７、Ｔｉ５ＮｂＯ１４、ＴａＯ３、ＬａＮｂ２Ｏ７、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｔａ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｔａ３Ｏ１０、ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５及びＣａ２Ｎａｍ−３ＮｂｍＯ３ｍ＋１（３≦ｍ≦６）のいずれかである層状酸化物からなる
光学素子。
（１６）
上記（９）に記載の光学素子であって、
上記誘電体薄膜は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物からなる
光学素子。
上記（９）に記載の光学素子であって、
上記誘電体薄膜は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物からなる
光学素子。
（１７）
上記（１）から（１６）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記誘電体薄膜は、上記複数の透明導体薄膜の材料より大きいバンドギャップを有する材料からなる
光学素子。
上記（１）から（１６）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記誘電体薄膜は、上記複数の透明導体薄膜の材料より大きいバンドギャップを有する材料からなる
光学素子。
（１８）
上記（１）から（１７）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、Ｓｉ、Ｇｅ、フッ化物、ＮａＣｌ、ＫＢｒ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｂＳ、ダイヤモンド、窒化炭素及び窒化ケイ素のいずれかからなる
光学素子。
上記（１）から（１７）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、Ｓｉ、Ｇｅ、フッ化物、ＮａＣｌ、ＫＢｒ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｂＳ、ダイヤモンド、窒化炭素及び窒化ケイ素のいずれかからなる
光学素子。
（１９）
上記（１）から（１７）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、ＬＸＭＹＮＺ（０≦Ｘ≦１）、（０≦Ｙ≦１）、（０≦Ｚ≦１）の組成式で表されるカルコゲナイドガラスからなり、
ＬはＳｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ及びＺｎのいずれかであり、
ＭはＳｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ及びＺｎのいずれかであり、
ＮはＯ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
上記（１）から（１７）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、ＬＸＭＹＮＺ（０≦Ｘ≦１）、（０≦Ｙ≦１）、（０≦Ｚ≦１）の組成式で表されるカルコゲナイドガラスからなり、
ＬはＳｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ及びＺｎのいずれかであり、
ＭはＳｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ及びＺｎのいずれかであり、
ＮはＯ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
（２０）
上記（１）から（１７）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物からなる
光学素子。
上記（１）から（１７）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物からなる
光学素子。
（２１）
上記（１）から（１７）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、ＭＸ２の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
上記（１）から（１７）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、ＭＸ２の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
（２２）
上記（１）から（１７）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、ＭＸの組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＧａ又はＩｎであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
上記（１）から（１７）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、ＭＸの組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＧａ又はＩｎであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
（２３）
上記（１）から（１７）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、Ｍ２Ｘ３の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＢｉであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
上記（１）から（１７）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、Ｍ２Ｘ３の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＢｉであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
（２４）
上記（１）から（１７）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、ＬＸＭ１−ＸＡＹＢ１−Ｙ（０≦Ｘ≦１）、（０≦Ｙ≦１）の組成式で表される層状化合物からなり、
ＬはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＡはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであり、
ＢはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
上記（１）から（１７）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の誘電体厚膜層及び上記第２の誘電体厚膜層は、ＬＸＭ１−ＸＡＹＢ１−Ｙ（０≦Ｘ≦１）、（０≦Ｙ≦１）の組成式で表される層状化合物からなり、
ＬはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＡはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであり、
ＢはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。
（２５）
上記（１）から（２４）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の光反射層と上記第２の光反射層は、上記第１の光反射層と上記第２の光反射層の間で光を一定の割合で透過又は反射させ、
上記第１の光反射層、上記第２の光反射層及び上記複数の透明導体薄膜の少なくともいずれか一つは、上記複数の透明導体薄膜と上記第１の光反射層の間、上記複数の透明導体薄膜と上記第２の光反射層の間、又は上記複数の透明導体薄膜のそれぞれの間に所定の電位差を付与する電源に接続されている
光学素子。
上記（１）から（２４）のうちいずれか一つに記載の光学素子であって、
上記第１の光反射層と上記第２の光反射層は、上記第１の光反射層と上記第２の光反射層の間で光を一定の割合で透過又は反射させ、
上記第１の光反射層、上記第２の光反射層及び上記複数の透明導体薄膜の少なくともいずれか一つは、上記複数の透明導体薄膜と上記第１の光反射層の間、上記複数の透明導体薄膜と上記第２の光反射層の間、又は上記複数の透明導体薄膜のそれぞれの間に所定の電位差を付与する電源に接続されている
光学素子。
（２６）
上記（２５）に記載の光学素子であって、
上記第１の光反射層及び上記第２の光反射層のいずれか一方は上記電位差を付与する電極であり、他方は２種以上の誘電体を積層した多層膜反射体であり、
又は、上記第１の光反射層及び上記第２の光反射層の両方が、２種以上の誘電体を積層した多層膜反射体であり、上記複数の透明導体薄膜は、上記複数の透明導体薄膜のそれぞれの間で所定の電位差を付与する電源に接続されている
光学素子。
上記（２５）に記載の光学素子であって、
上記第１の光反射層及び上記第２の光反射層のいずれか一方は上記電位差を付与する電極であり、他方は２種以上の誘電体を積層した多層膜反射体であり、
又は、上記第１の光反射層及び上記第２の光反射層の両方が、２種以上の誘電体を積層した多層膜反射体であり、上記複数の透明導体薄膜は、上記複数の透明導体薄膜のそれぞれの間で所定の電位差を付与する電源に接続されている
光学素子。
（２７）
第１の光反射層と、誘電体からなり、上記第１の光反射層上に配置された第１の誘電体厚膜層と、上記第１の誘電体厚膜層上に配置された多層膜積層体であって、フェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能な複数の透明導体薄膜と、上記複数の透明導体薄膜の間に配置された誘電体薄膜とを備える多層膜積層体と、誘電体からなり、上記多層膜積層体上に配置された第２の誘電体厚膜層と、上記第２の誘電体厚膜層上に配置された第２の光反射層とを備える光学素子
を具備する電子機器。
第１の光反射層と、誘電体からなり、上記第１の光反射層上に配置された第１の誘電体厚膜層と、上記第１の誘電体厚膜層上に配置された多層膜積層体であって、フェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能な複数の透明導体薄膜と、上記複数の透明導体薄膜の間に配置された誘電体薄膜とを備える多層膜積層体と、誘電体からなり、上記多層膜積層体上に配置された第２の誘電体厚膜層と、上記第２の誘電体厚膜層上に配置された第２の光反射層とを備える光学素子
を具備する電子機器。
１００…光学素子
１０１…基板
１０２…第１光反射層
１０３…第１誘電体厚膜層
１０４…多層膜積層体
１０５…第２誘電体厚膜層
１０６…第２光反射層
１０７…電極
１１０…透明導体薄膜
１１１…誘電体薄膜
１０１…基板
１０２…第１光反射層
１０３…第１誘電体厚膜層
１０４…多層膜積層体
１０５…第２誘電体厚膜層
１０６…第２光反射層
１０７…電極
１１０…透明導体薄膜
１１１…誘電体薄膜
Claims (27)
- 第１の光反射層と、
誘電体からなり、前記第１の光反射層上に配置された第１の誘電体厚膜層と、
前記第１の誘電体厚膜層上に配置された多層膜積層体であって、フェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能な複数の透明導体薄膜と、前記複数の透明導体薄膜の間に配置された原子層薄膜である誘電体薄膜とを備える多層膜積層体と、
誘電体からなり、前記多層膜積層体上に配置された第２の誘電体厚膜層と、
前記第２の誘電体厚膜層上に配置された第２の光反射層と
を具備する光学素子。 - 請求項１に記載の光学素子であって、
前記多層膜積層体は、複数の前記誘電体薄膜を備える
光学素子。 - 請求項１に記載の光学素子であって、
前記複数の透明導体薄膜は、グラフェン薄膜、カーボン性薄膜、カーボンナノチューブ薄膜、金属特性、半金属特性若しくはナローバンドギャップを有する原子層薄膜、又は３ｅＶ以上４ｅＶ以下のバンドギャップ内に不純物準位を形成し、キャリアトラップが可能な導電性薄膜である
光学素子。 - 請求項１に記載の光学素子であって、
前記複数の透明導体薄膜はそれぞれ、原子１層若しくは２層の原子層薄膜、又は０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下の厚みを有する導電性薄膜である
光学素子。 - 請求項３に記載の光学素子であって、
前記原子層薄膜は、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物からなる
光学素子。 - 請求項３に記載の光学素子であって、
前記原子層薄膜は、ＭＸ２の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれか、又は、
ＭＸの組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＧａ又はＩｎであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれか、又は、
Ｍ２Ｘ３の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＢｉであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。 - 請求項３に記載の光学素子であって、
前記原子層薄膜は、ＬＸＭ１−ＸＡＹＢ１−Ｙ（０＜Ｘ＜１）、（０≦Ｙ≦１）の組成式で表される層状化合物からなり、
ＬはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＡはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであり、
ＢはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。 - 請求項３に記載の光学素子であって、
前記導電性薄膜は、ＬＸＭＹＯ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、）の組成式で表される酸化物からなり、
ＬはＳｂ、Ｆ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｖ、Ｓｉのいずれかであり、
ＭはＳｂ、Ｆ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｖ、Ｓｉのいずれかである
光学素子。 - 請求項１に記載の光学素子であって、
前記誘電体薄膜は、誘電体原子層薄膜又は１ｍｅＶ以上のバンドギャップを有する半導体原子層薄膜である
光学素子。 - 請求項９に記載の光学素子であって、
前記誘電体薄膜は、１０ｎｍ以下の厚みを有する
光学素子。 - 請求項９に記載の光学素子であって、
前記誘電体原子層薄膜は、六方晶窒化ホウ素からなる
光学素子。 - 請求項９に記載の光学素子であって、
前記誘電体原子層薄膜は、ＭＸ２の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。 - 請求項９に記載の光学素子であって、
前記誘電体薄膜は、Ｘ２Ｙ４〜６Ｚ８Ｏ２０Ａ４の組成式で表されるマイカと呼ばれる層状化合物からなり、
ＸはＫ、Ｎａ、Ｃａ、Ｂａ、Ｒｂ及びＣｓのいずれかであり、
ＹはＡｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＬｉのいずれかであり、
ＺはＳｉ、Ａｌ、Ｆｅ及びＴｉのいずれかであり、
ＡはＯＨ又はＦである
光学素子。 - 請求項９に記載の光学素子であって、
前記誘電体薄膜は、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＳｉＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｒＴｉＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｔｉ０．８７Ｏ２、Ｔｉ０．９１Ｏ２、Ｔｉ４Ｏ９、Ｔｉ４Ｏ１１、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＲｕＯ２、ＭｎＯ２、ＶＳ２、ＬａＡｌＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｉＮ、ＢＮ、ＢｉＦｅＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＳｉＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＴｉＯ３、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９及びＢａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３（０≦ｘ≦１）のいずれかからなる
光学素子。 - 請求項９に記載の光学素子であって、
前記誘電体薄膜は、ＴｉｘＯ２（０＜ｘ≦１）、Ｔｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２、Ｔｉ０．６Ｆｅ０．４Ｏ２、Ｔｉ（５．２−２ｘ）／６Ｍｎｘ／２Ｏ２（０≦ｘ≦０．４）、Ｔｉ０．８−ｘ／４Ｆｅｘ／２Ｃｏ０．２−ｘ／４Ｏ２（０≦ｘ≦０．８）、ＭｎＯ２、Ｍｎ３Ｏ７、Ｎｂ３Ｏ８、Ｎｂ６Ｏ１７、ＴｉＮｂＯ５、Ｔｉ２ＮｂＯ７、Ｔｉ５ＮｂＯ１４、ＴａＯ３、ＬａＮｂ２Ｏ７、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｔａ３Ｏ１０、Ｓｒ２Ｔａ３Ｏ１０、ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５及びＣａ２Ｎａｍ−３ＮｂｍＯ３ｍ＋１（３≦ｍ≦６）のいずれかである層状酸化物からなる
光学素子。 - 請求項９に記載の光学素子であって、
前記誘電体薄膜は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物からなる
光学素子。 - 請求項１に記載の光学素子であって、
前記誘電体薄膜は、前記複数の透明導体薄膜の材料より大きいバンドギャップを有する材料からなる
光学素子。 - 請求項１に記載の光学素子であって、
前記第１の誘電体厚膜層及び前記第２の誘電体厚膜層は、Ｓｉ、Ｇｅ、フッ化物、ＮａＣｌ、ＫＢｒ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｂＳ、ダイヤモンド、窒化炭素及び窒化ケイ素のいずれかからなる
光学素子。 - 請求項１に記載の光学素子であって、
前記第１の誘電体厚膜層及び前記第２の誘電体厚膜層は、ＬＸＭＹＮＺ（０≦Ｘ≦１）、（０≦Ｙ≦１）、（０≦Ｚ≦１）の組成式で表されるカルコゲナイドガラスからなり、
ＬはＳｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ及びＺｎのいずれかであり、
ＭはＳｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ及びＺｎのいずれかであり、
ＮはＯ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。 - 請求項１に記載の光学素子であって、
前記第１の誘電体厚膜層及び前記第２の誘電体厚膜層は、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ及びＰのいずれか一つの元素で構成される層状化合物からなる
光学素子。 - 請求項１に記載の光学素子であって、
前記第１の誘電体厚膜層及び前記第２の誘電体厚膜層は、ＭＸ２の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。 - 請求項１に記載の光学素子であって、
前記第１の誘電体厚膜層及び前記第２の誘電体厚膜層は、ＭＸの組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＧａ又はＩｎであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。 - 請求項１に記載の光学素子であって、
前記第１の誘電体厚膜層及び前記第２の誘電体厚膜層は、Ｍ２Ｘ３の組成式で表される層状化合物からなり、
ＭはＢｉであり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。 - 請求項１に記載の光学素子であって、
前記第１の誘電体厚膜層及び前記第２の誘電体厚膜層は、ＬＸＭ１−ＸＡＹＢ１−Ｙ（０≦Ｘ≦１）、（０≦Ｙ≦１）の組成式で表される層状化合物からなり、
ＬはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＩｎのいずれかであり、
ＡはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかであり、
ＢはＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのいずれかである
光学素子。 - 請求項１に記載の光学素子であって、
前記第１の光反射層と前記第２の光反射層は、前記第１の光反射層と前記第２の光反射層の間で光を一定の割合で透過又は反射させ、
前記第１の光反射層、前記第２の光反射層及び前記複数の透明導体薄膜の少なくともいずれか一つは、前記複数の透明導体薄膜と前記第１の光反射層の間、前記複数の透明導体薄膜と前記第２の光反射層の間、又は前記複数の透明導体薄膜のそれぞれの間に所定の電位差を付与する電源に接続されている
光学素子。 - 請求項２５に記載の光学素子であって、
前記第１の光反射層及び前記第２の光反射層のいずれか一方は前記電位差を付与する電極であり、他方は２種以上の誘電体を積層した多層膜反射体であり、
又は、前記第１の光反射層及び前記第２の光反射層の両方が、２種以上の誘電体を積層した多層膜反射体であり、前記複数の透明導体薄膜は、前記複数の透明導体薄膜のそれぞれの間で所定の電位差を付与する電源に接続されている
光学素子。 - 第１の光反射層と、誘電体からなり、前記第１の光反射層上に配置された第１の誘電体厚膜層と、前記第１の誘電体厚膜層上に配置された多層膜積層体であって、フェルミ準位調整によって光学遷移エネルギーの制御が可能な複数の透明導体薄膜と、前記複数の透明導体薄膜の間に配置された誘電体薄膜とを備える多層膜積層体と、誘電体からなり、前記多層膜積層体上に配置された第２の誘電体厚膜層と、前記第２の誘電体厚膜層上に配置された第２の光反射層とを備える光学素子
を具備する電子機器。
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