JP5763130B2 - ナノクリスタルを含む光学構造 - Google Patents
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Description
本出願は、2006年5月21日出願の米国仮特許出願第60/747,805号に対する優先権を主張
するものである。仮特許出願の全体を引用により取り込む。
本発明は、ナノクリスタルを含む光学構造に関するものである。
全反射を利用するファイバ及び平面導波路などの光導波路が、感知、通信、及び照明用
途の広い範囲で使用されている。光は、コア/クラッド誘電体屈折率段差界面によって提
供される完全なミラー化により、長距離にわたって高い効率で光ファイバを通して伝送す
ることができる。典型的には、光ファイバ要素内の光場は、このコア/クラッド界面によ
って完全に閉じ込められる。
光学構造が、光導波路を通って伝播する光の光場にナノクリスタルを結合してナノクリ
スタルからの放射を発生する様式で、光導波路の表面上にナノクリスタルを含むことがで
きる。例えば、一つ以上の半導体ナノクリスタル、又は量子ドットを、導波路、例えば光
ファイバ要素など、光学構造の近傍に付置することができる。導波路を通って伝播してい
る光の光場が、ナノクリスタルと結合し、ナノクリスタルに光を放射させることができる
。
素への結合とを可能にすることができ、これは、光学ディスプレイ、センサ、及び他の用
途を含めた、ある範囲の照光用途に有用である。この発光構造は、特に固体照光用途に適
当であることがある。励起源を使用して、導波路を通る励起波長を効率良く分散すること
ができ、ナノクリスタルを含めた逓減要素の適正な組合せを適用することによって、使用
点で適切なスペクトル組成に逓減することができる。ナノクリスタルは、それらの広いス
ペクトル調整可能性、フォトルミネッセンスの長寿命(有機色素のものをはるかに超える)
、及び簡単な溶解処理可能性により、特に適切な材料セットである。
一半導体材料を含むコアを含む。半導体ナノクリスタルは、第二半導体材料を含むコアの
表面上にオーバーコーティングを含むことができる。半導体ナノクリスタルは、ナノクリ
スタルの表面に結合された化合物を含む外側層を含むことができる。
が、光導波路を通って伝播する光場に光結合されるように位置決めされる。
光源と、光導波路の表面上にあるナノクリスタルとを含み、ナノクリスタルが、光導波路
を通って伝播する光場に光結合されるように位置決めされ、光の励起波長を吸収し、光の
発光波長を放射することが可能である。
ることを含み、励起波長が、光導波路を通って伝播し、光導波路の表面上にあるナノクリ
スタルに光結合し、ナノクリスタルが、励起波長を吸収し、表面から発光波長を放射する
。
スタルを光結合させるために、ある位置で光導波路の表面上にナノクリスタルを付置する
ことを含む。
沿って選択された量だけ光が逃げることができるようにするクラッド層を有することがで
きる。ナノクリスタルは、半導体ナノクリスタルであってよい。半導体ナノクリスタルは
、第一半導体材料を含むコアを含むことができる。半導体ナノクリスタルは、第二半導体
材料を含むコアの表面上にオーバーコーティングを含むことができる。
タルを、表面の第二部分に分散することができる。表面の第一部分に分散される複数のナ
ノクリスタルは、表面の第一部分に分散される複数のナノクリスタルとは異なる組成を有
することがある。表面の第一部分に分散される複数のナノクリスタルは、表面の第一部分
に分散される複数のナノクリスタルとは異なる発光波長を有する。
、選択された位置で選択された量だけ光が逃げることができるようにする。励起波長が、
光導波路を通って伝播して、光導波路の表面の第一部分にある複数のナノクリスタルに光
結合することができる。励起波長は、光導波路を通って伝播して、表面の第二部分にある
複数のナノクリスタルに光結合する。
表面上に付置することができる。ナノクリスタルを付置する前に、光導波路の表面を処理
することができる。
他の特徴、目的、及び利点は、説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになろう。
発光構造が、光学構造の表面上にナノクリスタルを含むことができる。ナノクリスタル
は、光学構造を通って伝播する光の光場に結合される。例えば、一つ以上の半導体ナノク
リスタル、又は量子ドットを、導波路、例えば光ファイバ要素など、光学構造の近傍に付
置することができる。一例では、導波路の表面の一部分が、ナノクリスタルの薄層で被覆
される。薄層は、単層であっても多層であってもよい。導波路を通って伝播している光の
光場が、ナノクリスタルと結合して、ナノクリスタルに発光波長で光を放射させることが
できる。
己吸収を回避するのに十分に薄い。導波路の表面の各特定の部分から特定の発光波長プロ
ファイルを発生するように、ナノクリスタル層の組成及び厚さと、層内の個々のナノクリ
スタルのサイズ及びサイズ分布とを選択することができる。さらに、表面に沿って異なる
位置でナノクリスタルが受ける励起波長の量を選択するために、例えば導波路の表面の構
造又は導波路の厚さを修正することによって、導波路によって提供される伝播する光の励
起波長の閉じ込めを調整することができる。例えば、コアクラッド光ファイバのクラッド
層の部分を薄層化又は除去して、ファイバ内部を伝播する光をファイバ表面に付置されて
いる材料に結合することが可能である。これは、光場がごく小さな距離だけコア/クラッ
ド又はコア/空気界面を越えて透通することにより生じる。得られるエバネッセント光場
を使用して、通常であればファイバに閉じ込められる光を用いて、導波路の表面上にある
ナノクリスタルを励起することができる。
レベルを発生することができ、発光構造は、広い範囲の照光用途、例えば固体照光用途で
有用になる。効率の良い励起波長源を、導波路を通して分散し、導波路の表面で逓減要素
の適正な組合せ、例えば一つのナノクリスタル、又は複数のナノクリスタルの組合せを適
用することによって、使用点で適切なスペクトル組成に逓減することができる。ナノクリ
スタルは、それらの広いスペクトル調整可能性、フォトルミネッセンスの長寿命(有機色
素のものをはるかに超える)、及び簡単な溶液処理可能性により、逓減のために使用する
のに特に適した材料である。
ーティング、スピンコーティング、塗装、又は印刷することによって、導波路の表面上に
付置することができる。印刷は、インクジェット印刷又はマイクロコンタクト印刷を含む
ことができる。マイクロコンタクト印刷及び関連の技法は、例えば米国特許第5,512,131
号、第6,180,239号、及び第6,518,168号に記載されており、各特許文献の全体を引用によ
り取り込む。いくつかの状況では、スタンプは、あるパターンのインクを有するフィーチ
ャレススタンプであってよく、インクがスタンプに塗布されるときにパターンが形成され
る。2005年10月21日出願の米国特許出願第11/253,612号を参照のこと(この特許文献の全
体を引用により取り込む)。
を含む。光源20は、例えば、ナノクリスタルを励起して放射を引き起こすのに適した波長
で光を放射するレーザ又は発光ダイオード、例えば青色発光ダイオードであってよい。光
導波路30の表面のいくつかの部分にあるナノクリスタルが、領域40、50、及び60などのナ
ノクリスタル領域を形成する。これらの各領域において、一つ以上のナノクリスタル、例
えばナノクリスタル41a及び41bが、層を形成する。層は、単層であっても多層であっても
よい。ナノクリスタル41a及び41bは、同様の組成又はサイズを有していてよく、即ち同様
の発光波長を有していてよく、或いは異なる組成又はサイズを有していてもよく、即ち異
なる発光波長を有していてもよい。各領域において、ナノクリスタルは、光の特定の発光
波長を提供するように選択され、これらの発光波長がさらに、様々な位置で異なる色及び
強度(又は同じ色及び強度)を提供することができる。ナノクリスタルは、例えば半導体ナ
ノクリスタルであってよい。領域40、50、及び60は、色素、顔料、有機又は無機マトリッ
クス材料、或いは領域を劣化から保護する助けとなり得る他の組成物を含めた他の添加材
を含むことができる。任意選択で、領域を保護材料によって被覆することができる。
減にも寄与することができる別の光学構造が図2に示される。この構造では、光は、例え
ばナノクリスタルで被覆された光導波路内にある青色発光ダイオード(LED)によって注入
される。導波路光学モードのエバネッセントテールは、ナノクリスタル層によって吸収す
ることができる。吸収されなかった青色光は、導波路を循環し続け、最終的にはナノクリ
スタルによって吸収され、ナノクリスタルがさらに、青色光を、別の色の発光波長に変換
する。ここでも、発光波長は、ナノクリスタルのサイズ及び/又は組成に起因する。
任意のナノクリスタルを光学構造の表面上に被覆することができ、しかし、光源によって
生成された励起スペクトルを吸収することができるナノクリスタルのみが、光によって励
起される。ナノクリスタル被膜は、様々なナノクリスタルの混合物からなることがある。
例えば、ナノクリスタルの組合せを使用して、白色光スペクトルを発生することができる
。スペクトル放射を最適化するように、ナノクリスタル被膜の厚さを調節することができ
る。また、通常、ナノクリスタル光自己吸収を最小限にすることが望ましく、これは、非
常に薄いナノクリスタル被膜の使用に基づく。
ことができる。放射のピーク波長は、ナノクリスタルのサイズ、形状、組成、及び構造上
の構成に応じて、可視及び赤外領域全体から調整することができる。ナノクリスタルは、
所望の化学的特性(所望の可溶性など)を有する外面を有するように調製することができる
。ナノクリスタルによる発光は、長期にわたって安定であることがある。
上に位置される)とき、発光波長で放射が生じ得る。発光は、量子閉じ込め半導体物質の
バンドギャップに対応する周波数を有する。バンドギャップは、ナノクリスタルのサイズ
に依存する。小さな直径を有するナノクリスタルは、分子とバルク形態の物質との中間の
性質を有することができる。例えば、小さな直径を有する半導体物質に基づくナノクリス
タルは、3次元すべてにおいて電子と正孔との両方の量子閉じ込めを示すことができ、結
晶サイズの減少に伴い、物質の有効なバンドギャップを増加させる。それゆえ、結晶のサ
イズが小さくなるにつれて、ナノクリスタルの吸光と発光との両方が、青色へ、又はより
高いエネルギーへシフトする。
ことができ、ナノクリスタルのサイズ、ナノクリスタルの組成、又はその両方を変化させ
ることによって、紫外領域、可視領域、又は赤外領域のスペクトルの全波長範囲にわたっ
て調整することができる。例えば、CdSeは、可視領域において調整することができ、InAs
は、赤外領域において調整することができる。ナノクリスタルの集団の狭いサイズ分布は
、狭いスペクトル範囲での発光を生じさせることができる。集団は、単分散にすることが
でき、ナノクリスタルの直径について15%rms未満の偏差、好ましくは10%未満の偏差、よ
り好ましくは5%未満の偏差を示すことができる。可視域で放射するナノクリスタルに関し
て、約75nm以下、好ましくは60nm、より好ましくは40nm、最も好ましくは30nmの半値全幅
(FWHM)の狭い範囲内でのスペクトル放射が観察され得る。IR放射ナノクリスタルは、150n
m以下、又は100nm以下のFWHMを有することができる。放射のエネルギーに関して表すと、
放射は、0.05eV以下、又は0.03eV以下のFWHMを有することができる。発光の幅は、ナノク
リスタル直径の分散性が減少するにつれて縮小する。半導体ナノクリスタルは、例えば10
%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、又は80%よりも大きい、高い発光量子効率を有するこ
とができる。
、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物、又はII-IV-V
族化合物、例えばZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgO、MgS、MgSe、MgTe
、HgO、HgS、HgSe、HgTe、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、In
As、InSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、TlSb、PbS、PbSe、PbTe、又はそれらの混合物を含む
ことができる。
ミウムなど有機金属試薬の熱分解を含む。これは、離散的な核形成を可能にし、巨視量の
ナノクリスタルの制御された成長をもたらす。ナノクリスタルの調製及び操作は、例えば
米国特許第6,322,901号及び第6,576,291号、並びに米国特許出願第60/550,314号に記載さ
れており、各特許文献の全体を引用により取り込む。ナノクリスタルの製造方法は、コロ
イド成長プロセスである。コロイド成長は、Mドナー及びXドナーを高温配位溶媒に急速に
注入することによって生じる。この注入は、核を生成し、核は、ナノクリスタルを形成す
るために、制御された様式で成長させることができる。反応混合物は、ナノクリスタルを
成長させ、且つアニールするために、穏やかに加熱することができる。サンプル中のナノ
クリスタルの平均サイズとサイズ分布との両方が、成長温度に依存する。安定した成長を
維持するために必要な成長温度は、平均結晶サイズの増加に伴って増加する。ナノクリス
タルは、ナノクリスタルの集団のメンバーである。離散的な核形成及び制御された成長の
結果、得られるナノクリスタルの集団は、狭い単分散の直径分布を有する。単分散の直径
分布は、サイズと呼ぶこともできる。核形成に続く、配位溶媒中でのナノクリスタルの制
御された成長及びアニーリングのプロセスは、一様な表面誘導体化及び規則的なコア構造
を生じさせることもできる。サイズ分布が鋭くなるにつれて、安定した成長を維持するた
めに、温度を上昇させることができる。より多くのMドナー又はXドナーを添加することに
よって、成長期間を短縮することができる。
ドミウム、亜鉛、マグネシウム、水銀、アルミニウム、ガリウム、インジウム、又はタリ
ウムである。Xドナーは、Mドナーと反応して一般式MXを有する物質を生成することができ
る化合物である。通常、Xドナーは、カルコゲニドドナー又はプニクタイドドナー、例え
ば、ホスフィンカルコゲニド、ビス(シリル)カルコゲニド、二酸素、アンモニウム塩、又
はトリス(シリル)プニクタイドである。適切なXドナーは、二酸素、ビス(トリメチルシリ
ル)セレニド((TMS)2Se)、トリアルキルホスフィンセレニド(例えば(トリ-n-オクチルホス
フィン)セレニド(TOPSe)又は(トリ-n-ブチルホスフィン)セレニド(TBPSe)など)、トリア
ルキルホスフィンテルリド(例えば(トリ-n-オクチルホスフィン)テルリド(TOPTe)又はヘ
キサプロピルホスホラストリアミドテルリド(HPPTTe)など)、ビス(トリメチルシリル)テ
ルリド((TMS)2Te)、ビス(トリメチルシリル)スルフィド((TMS)2S)、トリアルキルホスフ
ィンスルフィド(例えば(トリ-n-オクチルホスフィン)スルフィド(TOPS)など)、アンモニ
ウム塩(例えばハロゲン化アンモニウム(例えばNH4Cl)など)、トリス(トリメチルシリル)
ホスフィド((TMS)3P)、トリス(トリメチルシリル)アルセニド((TMS)3As)、又はトリス(ト
リメチルシリル)アンチモニド((TMS)3Sb)を含む。特定の実施態様では、Mドナー及びXド
ナーは、同一分子内の成分とすることができる。
ナー孤立電子対を有する化合物であり、例えば、成長するナノクリスタルの表面に配位す
るのに利用できる孤立電子対を有する。溶媒配位は、成長するナノクリスタルを安定化さ
せることができる。代表的な配位溶媒としては、アルキルホスフィン、アルキルホスフィ
ンオキシド、アルキルホスホン酸、又はアルキルホスフィン酸があるが、ピリジン、フラ
ン、及びアミンなどの他の配位溶媒も、ナノクリスタルの生成に適していることがある。
適切な配位溶媒の例としては、ピリジン、トリ-n-オクチルホスフィン(TOP)、トリ-n-オ
クチルホスフィンオキシド(TOPO)、及びトリス-ヒドロキシルプロピルホスフィン(tHPP)
がある。工業用のTOPOを使用することができる。
価することができる。粒子の吸収スペクトルの変化に応じた反応温度の修正により、成長
中、鋭い粒子サイズ分布の維持が可能になる。より大きな結晶を成長させるために、結晶
成長中に、核形成溶液に反応物を添加することができる。特定のナノクリスタル平均直径
で成長を停止させ、半導体物質の適切な組成を選択することによって、ナノクリスタルの
発光スペクトルは、300nm〜5ミクロンの波長範囲にわたって、又はCdSe及びCdTeについて
は400nm〜800nmにわたって連続的に調整することができる。ナノクリスタルは、150Å未
満の直径を有する。ナノクリスタルの集団は、15Å〜125Åの範囲の平均直径を有する。
よい。ナノクリスタルは、球形、棒状、円盤状、又は他の形状であってよい。ナノクリス
タルは、半導体物質のコアを含むことができる。ナノクリスタルは、式MXを有するコアを
含むことができ、ここでMは、カドミウム、亜鉛、マグネシウム、水銀、アルミニウム、
ガリウム、インジウム、タリウム、又はそれらの混合物であり、Xは、酸素、硫黄、セレ
ン、テルル、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、又はそれらの混合物である。
ティングは、コアの組成物とは異なる組成物を有する半導体物質であってもよい。ナノク
リスタルの表面上の半導体物質のオーバーコートは、II-VI族化合物、II-V族化合物、III
-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物、
又はII-IV-V族化合物、例えばZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgO、MgS
、MgSe、MgTe、HgO、HgS、HgSe、HgTe、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、
InN、InP、InAs、InSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、TlSb、PbS、PbSe、PbTe、又はそれらの
混合物を含むことができる。例えば、ZnS、ZnSe、又はCdSオーバーコーティングを、CdSe
又はCdTeナノクリスタル上に成長させることができる。オーバーコーティングプロセスは
、例えば米国特許第6,322,901号に記載されている。オーバーコーティング中に反応混合
物の温度を調節し、コアの吸収スペクトルをモニタリングすることによって、高い発光量
子効率と狭いサイズ分布とを有するオーバーコート物質を得ることができる。オーバーコ
ーティングは、1〜10層の単層の厚さとすることができる。
などナノクリスタルに対する貧溶媒を用いるサイズ選択的沈殿法によって、さらに精製す
ることができる。例えば、ナノクリスタルは、10%ブタノールのヘキサン溶液中に分散さ
せることができる。メタノールは、乳光が持続するまで、攪拌溶液に滴下して加えること
ができる。遠心分離による上清と凝集物との分離により、サンプル中の最大結晶に富んだ
沈殿物が生成される。この手順を、吸光スペクトルのさらなる鋭利化が認められなくなる
まで繰り返すことができる。サイズ選択的沈殿法は、ピリジン/ヘキサン及びクロロホル
ム/メタノールを含めた種々の溶媒/非溶媒のペアで実施することができる。サイズ選択さ
れたナノクリスタル集団は、平均直径から15%rms以下の偏差、好ましくは10%rms以下の偏
差、より好ましくは5%rms以下の偏差を有することができる。
合物を含むことができる。過剰な競合配位基へ繰り返し曝露することによって表面を改質
することができる。例えば、覆われたナノクリスタルの分散は、ピリジンなどの配位性有
機化合物を用いて処理することができ、ピリジン、メタノール、及び芳香族中では容易に
分散し、しかし脂肪族溶媒中ではもはや分散しない結晶を生成する。そのような表面交換
プロセスは、例えばホスフィン、チオール、アミン、及びリン酸塩を含めた、ナノクリス
タルの外部表面と配位、又は結合できる任意の化合物を用いて実施することができる。ナ
ノクリスタルは、表面に対して親和性を示し、且つ懸濁液又は分散媒体に対して親和性を
有する成分で終わる短鎖ポリマーに曝露させることができる。そのような親和性は、懸濁
液の安定性を改善し、ナノクリスタルの凝集を妨げる。ナノクリスタル配位化合物は、例
えば、米国特許第6,251,303号に記載されている(この特許文献の全体を引用により取り込
む)。
あり;Xは、O、S、S=O、SO2、Se、Se=O、N、N=O、P、P=O、As、又はAs=Oであり;Y及びLは
それぞれ、独立して、アリール、ヘテロアリール、或いは少なくとも一つの二重結合、少
なくとも一つの三重結合、又は少なくとも一つの二重結合及び一つの三重結合を任意に含
む直鎖状の、又は分岐したC2-12炭化水素鎖である。炭化水素鎖は、一種以上のC1-4アル
キル、C2-4アルケニル、C2-4アルキニル、C1-4アルコキシ、ヒドロキシ、ハロ、アミノ、
ニトロ、シアノ、C3-5シクロアルキル、3〜5員環ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘテ
ロアリール、C1-4アルキルカルボニルオキシ、C1-4アルキルオキシカルボニル、C1-4アル
キルカルボニル、又はホルミルによって任意に置換することができる。また、炭化水素鎖
は、-O-、-S-、-N(Ra)-、-N(Ra)-C(O)-O-、-O-C(O)-N(Ra)-、-N(Ra)-C(O)-N(Rb)-、-O-C(
O)-O-、-P(Ra)-、又は-P(O)(Ra)-によって任意に中断することができる。Ra及びRbはそれ
ぞれ、独立して、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、ヒドロキシル
アルキル、ヒドロキシル、又はハロアルキルである。
ル、ナフチル、トリル、アントラシル、ニトロフェニル、又はハロフェニルがある。ヘテ
ロアリール基は、環の中に一つ以上のヘテロ原子を有するアリール基であり、例えばフリ
ル、ピリジル、ピロリル、フェナントリルである。
d Organic Chemistry, J. March)」(その全体を引用により取り込む)に記載されている通
常の合成有機技法によって調製することができる。
報を提供することができる。粉末X線回折(XRD)パターンが、ナノクリスタルの結晶構造の
タイプ及び質に関する最も完全な情報を提供することができる。また、粒子径は、X線コ
ヒーレンス長を介してピーク幅に反比例するので、サイズの評価も可能である。例えば、
ナノクリスタルの直径は、透過型電子顕微鏡によって直接測定することができ、又は、例
えばシェラーの式を使用してX線回折データから評価することができる。また、UV/Vis吸
収スペクトルから評価することもできる。
従来の0.5mmプラスチック光ファイバ要素が、そのシース及びクラッドを剥ぎ取られる
。ファイバをアセトン中に浸漬し、ファイバを拭いて、溶解されたクラッド材料を除去す
ることによってクラッドを除去した。次いで、エタノール溶液中の赤色ルミネッセンス半
導体ナノクリスタル(量子ドット)を、剥ぎ取られたファイバの外面に塗布した。ナノクリ
スタル層を乾燥させた。次いで、従来の光ファイバ端結合475nm発光ダイオードを、ファ
イバに取り付け、オンに切り換えた。図3は、このファイバから放射された光のスペクト
ルを示す。エバネッセント波がナノクリスタルに結合し、次いでナノクリスタルが赤色光
を放射したことが、スペクトルから明らかである。おそらく、ファイバ誘導される青色光
を散乱するファイバの表面粗さにより、いくらかの励起光もファイバから放射された。図
4は、発光構造の写真を示す。エバネッセント波結合ナノクリスタルからの赤色光を簡単
に見ることができる。
他の実施態様は、下記の特許請求の範囲の範囲内にある。
Claims (33)
- 光導波路の表面上にナノクリスタルを備える光学構造であって、該ナノクリスタルが、該光導波路を通って伝播する光場に光結合されるように位置決めされ、該光導波路が、平面導波路であり、かつ該光導波路は、該ナノクリスタルが受ける励起波長の光の量を選択するように調整されている、前記光学構造。
- 前記ナノクリスタルが、半導体ナノクリスタルである、請求項1記載の光学構造。
- 前記半導体ナノクリスタルが、第一半導体材料を含むコアを含む、請求項2記載の光学構造。
- 前記半導体ナノクリスタルが、第二半導体材料を含むコアの表面上にオーバーコーティングを含む、請求項3記載の光学構造。
- さらに、前記表面の第一部分に分散された複数のナノクリスタルを備える、請求項1記載の光学構造。
- さらに、前記表面の第二部分に分散された複数のナノクリスタルを備える、請求項5記載の光学構造。
- 前記表面の前記第一部分に分散された前記複数のナノクリスタルが、前記表面の前記第二部分に分散された前記複数のナノクリスタルとは異なる組成を有する、請求項6記載の光学構造。
- 励起波長を含む光を光導波路に導入するように配置された光源と;
該光導波路の表面上にあるナノクリスタルとを備える発光構造であって、該ナノクリスタルが、該光導波路を通って伝播する光場に光結合されるように位置決めされ、光の励起波長を吸収し、光の発光波長を放射することが可能であり、該光導波路が、平面導波路であり、かつ該光導波路は、該ナノクリスタルが受ける励起波長の光の量を選択するように調整されている、前記発光構造。 - 前記ナノクリスタルが、半導体ナノクリスタルである、請求項8記載の発光構造。
- 前記半導体ナノクリスタルが、第一半導体材料を含むコアを含む、請求項9記載の発光構造。
- 前記半導体ナノクリスタルが、第二半導体材料を含むコアの表面上にオーバーコーティングを含む、請求項10記載の発光構造。
- さらに、前記表面の第一部分に分散された複数のナノクリスタルを備える、請求項8記載の発光構造。
- さらに、前記表面の第二部分に分散された複数のナノクリスタルを備える、請求項12記載の発光構造。
- 前記表面の前記第一部分に分散された前記複数のナノクリスタルが、前記表面の前記第二部分に分散された前記複数のナノクリスタルとは異なる組成を有する、請求項13記載の発光構造。
- 光を生成する方法であって、励起波長を含む光源からの光を光導波路に導入すること、及び該光導波路を該ナノクリスタルが受ける励起波長の光の量を選択するように調整することを含み、該光導波路が平面導波路であり、前記励起波長が、前記光導波路を通って伝播し、前記光導波路の表面上にあるナノクリスタルに光結合され、前記ナノクリスタルが、前記励起波長を吸収し、前記表面から発光波長を放射する、前記方法。
- 前記ナノクリスタルが、半導体ナノクリスタルである、請求項15記載の方法。
- さらに、選択された位置で選択された量だけ光が逃げることができるようにするために、前記光場と前記ナノクリスタルとの結合を高めるように前記光導波路の前記表面を改質することを含む、請求項15記載の方法。
- 前記半導体ナノクリスタルが、第一半導体材料を含むコアを含む、請求項15記載の方法。
- 前記励起波長が、前記光導波路を通って伝播し、前記光導波路の表面の第一部分にある複数のナノクリスタルに光結合する、請求項15記載の方法。
- 前記励起波長が、前記光導波路を通って伝播し、前記表面の第二部分にある複数のナノクリスタルに光結合する、請求項19記載の方法。
- 前記表面の前記第一部分に分散された前記複数のナノクリスタルが、前記表面の前記第二部分に分散された前記複数のナノクリスタルとは異なる組成を有する、請求項20記載の方法。
- 前記表面の前記第一部分に分散された前記複数のナノクリスタルが、前記表面の前記第二部分に分散された前記複数のナノクリスタルとは異なる発光波長を有する、請求項20記載の方法。
- 光学構造を製造する方法であって、光導波路を通って伝播する光場にナノクリスタルを光結合させるために、ある位置で光学導波路の表面上にナノクリスタルを付置すること、及び該光導波路を該ナノクリスタルが受ける励起波長の光の量を選択するように調整することを含み、該光導波路が平面導波路である、前記方法。
- 付置することが、前記表面上に前記ナノクリスタルを浸漬コーティング、ドロップコーティング、スピンコーティング、塗装、又は印刷することを含む、請求項23記載の方法。
- さらに、前記ナノクリスタルを付置する前に前記光導波路の前記表面を処理することを含む、請求項23記載の方法。
- 前記ナノクリスタルが前記光導波路の前記表面上の領域に含まれる、請求項1又は8記載の構造。
- 前記ナノクリスタルが層に含まれている、請求項1又は8記載の構造。
- 前記ナノクリスタルが層に含まれている、請求項26記載の構造。
- 前記領域がさらに添加剤を含む、請求項26記載の構造。
- 前記添加剤が染料である、請求項29記載の構造。
- 前記添加剤が顔料である、請求項29記載の構造。
- 前記添加剤が有機、又は無機マトリックス材料である、請求項29記載の構造。
- 前記領域が保護材料で保護されている、請求項29記載の構造。
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