最新量子ドットセンサ工学

 

 

    人間は、一般に、しかし中でも狂人は特別、自分のことを話すのか好きで、
　　　　　 このテーマだと雄弁にさえなるものだ。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　チェザーレ・ロンブローゾ 『天才論』

 

                                                               

                Men in generaru , but more particulariy the insane, love to speak of
                the mselves, and on this theme they even become eloquent.

                                                                                      Cesare Lombroso;  Ginius

                                               
            ※　in general 「概して」、particularly 「特に」で、二つは対立。
　　　　　　　　 on this theme 「このテーマで」とは、もちろん、自分のこと。
　　　　　　　　 eloquent 「雄弁な」



 

 

【中国の思想：　墨子Ⅴ】
　
  公輸――墨子と戦争技術者※
  尚賢――人の能力を正当に評価せよ
　兼愛――ひとを差別するな※
  非攻――非戦論※
　節葬――葬儀を簡略にせよ
　非楽――音楽の害悪
　非命――宿命論に反対する
　非儒――儒家批判
　親士――人材尊重
　所染――何に染まるか
　七患――君子の誤り七つ
　耕柱――弟子たちとの対話
　貴義――義を貴しとなす
　公孟――儒者との対話
　魯問――迷妄を解く 

※　シリーズとして掲載（途中も含め）した「編章節」はピンク色にしている。
　　 尚、段行末尾の※は、以前取り上げたことがあるもので、改めて記載するもの。

 　　　非命　－宿命論に反対する－　／　『墨子』 

●  人の禍福は運ではない

　 古代の聖王は、法典の発布、禁令の施行によって、賞罰の規準を定め、賢人を登用し、悪人を追放
 した。だからこそ、人々は、家では親を大切にし、外では長幼の序を守り、節度ある行動をし、男女
 の関係をただすようになった。役人に登用されても汚職せず、城を守らせても謀叛を起こさない。君
 主が危険におちいれば生命を捨てて守り、君主が亡命するときには、行動をともにする。こういう人
 こそ、君主にほめられ人民にたたえられるのだ。
　 ところが、宿命論者は、こういう。
 「君主にほめられるのは、もともと運がいいからであって、その人が賢人であるからではない」
　 そして、家では親を粗末にあつかい、外では長幼の序を無視し、礼儀をわきまえず、男女関係にだ
 らしがない。役人に登用されると汚職をやり、城を守らせると謀叛をおこし、君主が危険にさらされ
 ても知らぬ顔で、君主が亡命しても行動をともにしない。
　 こういう手合こそ、君主に罰せられ、人民に非難されるのだ。ところが宿命論者は、なおもいう。
 「君主に罰せられるのは、もともと運がわるいからであって、その人が兇悪であるからではない」
　 これを信ずれば、どうなるか。君主となれば不義、臣下となれば不忠、父となれば不慈、子となれ
 ば不孝、兄となれば不兄、弟となれば不悌である。それでも宿命論にしがみつくなら、ろくな結果に
 ならないだろう。これは悪人のたどる道である。

     

●　折々の読書　『職業としての小説家』３０   

　　でも読者を念頭に置くといっても、それはたとえば企業が商品開発をするときのように、市場
　を調査して消費者層を分析し、ターゲットを具体的に想定するというようなことではありません。
　僕が頭の中に思い浮かべるのは、あくまで「架空の読者」です。その人は年齢も職業も性別も持
　っていません。もちろん実際には持っているのでしょうが、それらは交換可能なものです。要す
　るにそういうのはとくに重要な要素ではないということです。重要なのは、交換不可能であるべ
　きは、僕とその人が繋がっているという事実です。どこでどんな具合に繋がっているのか、細か
　いことまではわかりません。でもずっと下の方の、暗いところで僕の根っことその人の根っこが
　繋がっているという感触があります。それはあまりに深くて暗いところなので、ちょっとそこま
　で様子を見に行くということもできません。でも物語というシステムを通して、僕らはそれが繋
　がっていると感じ取ることができます。養分が行き来している実感があります。

　　でも僕とその人とは、裏通りを歩いていてすれ違っても、電車のシートで隣り合わせに座って
　も、スーパーマーケットのレジで前後ろになっても、お互いの根っこが繋がっていることには（
　ほとんどの場合）気づきません。僕らは見知らぬもの同士としてただすれ違い、何も知らずに別
　れていくだけです。おそらく二度と会うこともないでしょう。でも実際には我々は地中で、日常
　生活という硬い表層を突き技けたところで、「小説的に」繋がっています。僕らは共通の物語を
　心の深いところに持っています。僕が想定するのは、たぶんそういう読者です。僕はそういう読
　者に少しでも楽しんで読んでもらいたい、何かを感じてもらいたいと希望しながら、日々小説を
　書いています。

　　それに比べると、日常的にまわりにいる現実の人々はけっこう面倒です。僕が本を新しく書く
　たびに、それを気に入ったり、あまり気に入らなかったりする人がいます。はっきり意見や感想
　を言わなくても、そのへんは顔を見ていればだいたいわかります。これは当然のことですね。人
　にはそれぞれ好みというものがありますから。いくら僕ががんばっても、リック・ネルソンが歌
　っているように、「全員を楽しませることはできない」わけです。そしてまわりの人々のそうい
　う個別的な反応をじかに目にするのは、書き手としてはけっこうしんどいものです。そういうと
　きには、「やっぱり自分で楽しむしかないだろう」とシンプルに開き直ることにしています。そ
　ういう二の姿勢を、僕としては場合によって都合良く使い分けているわけです。それは僕が長
　年にわたる作家生活の中で身につけた技です。あるいは生きるための知恵のようなものです。

　　僕が嬉しく感じることのひとつは、僕の書く小説がいろんな年代の人に読まれているらしいと
　いうことです。「我が家では三世代にわたって村上さんの本を読んでいます」というような手紙
　をしばしばいただきます。おばあさんが読んで（彼女は僕のかつての「若い読者」であったかも
　しれません）、お母さんが読んで、息子が読んで、その妹が読んで……みたいなことがどうやら
　あちこちで起こっているみたいです。そういう話を聞くと、僕としてはすごく明るい気持ちにな
　ります。一冊の本がひとつの屋根の下で何人もに回し読みされるというのは、その本が活かされ
　ているということです。もちろん五人が一冊ずつ本を買ってくれた方が売り上げが伸びて、出版
　社としてはありかたいのでしょうが、著者としては一冊の本を五人で大事に読んでもらった方が
　正直言ってずっと嬉しいのです。

　　そうかと思うと、かつての同級生から電話がかかってきて、「うちの高校生の息子がおまえの
　本を全部読んでいてさ、よく息子とその本について話をするんだ。普段は親子でほとんど話なん
　てしないんだけど、おまえの本のことになると、けっこうよくしやべるんだよ」みたいなことを
　言われた経験もあります。声の調子がなんとなく嬉しそうです。そうか、僕の本もちょっとは世
　の中の役に立っているんだなと思います。少なくとも親子間のコミュニケーションの劫けになっ
　ているわけで、これはなかなか馬鹿にならない功績ではないかと思います。僕には子供がいませ
　んが、他の人の子供たちが僕の書くものを喜んで読んでくれるとしたら、そしてそこに共感のよ
　うなものが生まれるとしたら、僕もささやかではあるけれど、次の世代に何かしらを残せたこと
　になるわけですから。

　　ただ現実的なことを言えば、僕が読者のみなさんと個人的に直接関わることはほとんどないと
　いっていいと思います。僕は公共の場所にはまず出ませんし、メディアに顔を出すことも稀です。
　テレビやラジオに自分から出演したことは一度もありません（心ならずも勝手に映されたことは
　何度かありますが）。サイン会もまずやりません。どうしてかとよく訊かれるのですが、結局の
　ところ僕は職業的文筆家であり、僕がいちばんうまくできることは小説を書くことであり、僕と
　してはできるだけそれに全力を注ぎたいと思っているからです。人生は短いし、手持ちの時間も
　エネルギーも限られています。あまり本業以外のことに時間を取られたくないのです。ただ外国
　で講演をしたり、朗読をしたり、サイン会を開いたりすることは年に一回くらいあります。これ
　は日本人の作家として、ひとつの責務として、ある程度やらなくてはならないことだと思ってい
　るからです。そのへんのことについてはまた別の機会にあらためて話したいと思いますが。

　　ただこれまでに、インターネットでホームページを開いたことが何度かあります。いずれのと
　きも数週間の期間限定の運営だったのですが、とても数多くのメールをいただきました。そして
　僕は原則として、いただいたメールのすべてに目を通しました。あまりに長いものは斜め読みせ
　ざるを得ませんでしたが、とにかく送られてきたものは残らず読みました。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　「第十回　誰のために書くのか？」
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　村上春樹 『職業としての小説家』

村上春樹の小説とアサヒドライビールの中瓶と伊藤ハムのピザの「三種の神器」がそろった休日の午後
は、わたしとって"黄金の時代（ひととき）"だったが、いまでは伊藤ハムの粗挽きウインナは彼女のお
気に入りの一品として我が家に根付いている？^^;。


                                                                          この項つづく

   球状の量子ドットと球座標

【最新量子ドットセンサ工学】

でないと言い切るところが、「帯に短し、襷に長し」といった見識しか披露できない日本の政府、官米
国のI nVisage Technologies が、量子ドットフィルムを用いたイメージセンサ「Quantum同社は、これまで
９年間にわたり、１億米ドルを超えるベンチャー投資資金を調達して開発に取り組んできた。最初のターゲット
には、スマートフォン市場に狙いを定めるという。ただし同社は、「Quantum13」は、CMOSイメージ
センサーに対して、全てとはいえないにしてもほとんどの仕様において勝っていると主張する。InVis-
age Technologies は、０６年の設立以来、シリコンに代わる感光性材料の開発に取り組んできた。同社は
１５年１１月１１日（中国時間）、中国 北京において、シリコンの代わりに量子ドット材料を使用して
光検出を行う電子イメージセンサを発表。同社は「世界初」としている。同社は「Quantum13」」は、シリ
コン（Si）のイメージセンサの性能に勝る」と強調。現在、Quantum13のサンプル出荷を開始。１５年
第４四半期には、複数の顧客企業に向けて量産を開始する予定だ」と述べている。

量子ドット材料は、II-VI族の金属カルコゲナイドを用いた広帯域光吸収体だ。光学的に透明なキャリア
料の中で結合させた材料のナノスケール微粒子を用いて、量子を閉じ込めると、極めて効率の高いフォ
トダイオードが出来上がる。これにより、既存のシリコンフォトダイオードのアクティブエリアよりも
薄い薄膜を実現することができる。シリコンフォトダイオードに必要な厚みが２μm～３μmであるのに
対し、量子フィルムはわずか０.５μm程度で済む。１３Mピクセル×１.１μmピクセルピッチのQuantum13
センサーは、８.５mm×８.５mmのモジュールにぴったりフィットする。また、シリコンと比べて光吸収
速度が8倍になるため、グローバルシャッター電子シャッター）に使うことが可能。さらに、０.５μm
の薄膜を使用することで、光の入射角が大きくなり、厚さ４mmのカメラモジュールを実現することがで
きる。カメラモジュールの薄型化が実現すれば、スマートフォンのさらなる薄型化も可能になる。InVi-
sage Technologies   は、今回のイメージセンサーの想定価格を明らかにはしていない。量産規模や、パー
トナー企業との提携の内容に依存する。

※　関連特許：「利得と感度強化した量子ドット光学センサとその製造方法」USUS9054246

 
【要約】

実施形態は、光学、光電子デバイスおよびその製造方法に関するものである。光学素子は、導電性領域
のアレイを有する集積回路を含み、集積回路の少なくとも一部の上に導電性領域のアレイの少なくとも
１つの導電領域と光学的センサ物質とを電気接続される。また別の態様の薄膜では、融合ナノ結晶のネ
ットワークを含む、融合ナノ結晶の少なくとも一部分のコアもすくなくとも１つコアと直接物理的に接
触し、電気接続され、このコアと外側表面を有するナノ結晶隣接融合ナノ結晶である。薄膜は、ナノ結
晶のコアが融合した領域に実質的に欠陥状態がない特徴ともつ付加装置および方法を記載している。

US9054246　Quantum dot optical devices with enhanced gain and sensitivity and methods of making same



●　特開2015-128105 半導体ナノ粒子分散体、光電変換素子および撮像装置 
                                                                 ソニー株式会社

 

特開2015-128105 半導体ナノ粒子分散体、光電変換素子および撮像装置

【符号の説明】

１０，１０Ａ～１０Ｅ…光電変換素子、１１…半導体基板、１２，２４，２５…絶縁層、２０Ｒ…赤色光電変換部、２０Ｇ…
緑色光電変換部、２０Ｂ…青色光電変換部、２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ…第１電極、２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ…ナノ粒子層、
２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ…第２電極、２６…結晶シリコン層、２７…有機半導体層、３１…保護層、３２…平坦化層、３３…
オンチップレンズ、１１０…シリコン層、１１０Ｒ…赤色蓄電層、１１０Ｇ…緑色蓄電層、１１０Ｂ…青色蓄電層。

【図９】図１に示した光電変換素子の第２の変形例（変形例２）を表す断面図である。
【図１０】本開示の第２の実施の形態の光電変換素子の要部構成を表す断面図である。
【図１１】撮像装置の機能ブロック図である。
【図１２】適用例に係る電子機器の機能ブロック図である。

【要約】

この光電変換素子は、エキシトンボーア半径以上の半径を有する複数の半導体ナノ粒子を含有する光電
変換層と、その光電変換層を挟んで対向する一対の電極とを有する。優れた分光特性を有する光電変換
素子を提供する。

【背景技術】

従来、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semi－
conductor）イメージセンサなどの固体撮像素子として、カラーフィルタで色分離を行う単板式のカラー
固体撮像素子が知られている。この単板式のカラー固体撮像素子は、画素ごとに複数色（例えばＲ，Ｇ，
Ｂ）のうちのいずれか１色のカラーフィルタを設け、例えば共通に光電変換層を設けたものである。こ
のため、各画素はいずれか１色の光のみを受光するようになっている。したがって、光の利用効率が低
く、色像の解像度も低い。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を面内における異なる位置で検出するので偽色が
生じやすいので、光学的ローパスフィルタが必要となる。さらに、このローパスフィルタによる光損失
も生じてしまう。

これに対し、１つの画素内に各々異なる色（例えばＲ，Ｇ，Ｂ）を吸収する複数の光電変換層を積層し、
１画素から３色の信号を得るものが提案されている。事例１※の固体撮像素子では、絶縁膜で覆った半
導体ナノ粒子により各光電変換層を形成し、半導体ナノ粒子の量子閉じ込め効果を利用したバンドギャ
ップ制御を行なっている。このような積層型の固体撮像素子であれば、高色分離性能、高量子効率、お
よび高感度が得られる。（中略） 事例２※の実施形態としての光電変換素子および撮像装置によれば、
量子閉じ込め効果が発生しない光電変換層を有するようにした。このため、光電変換層に含まれる半導
体ナノ粒子の粒径のばらつきに伴う、光吸収特性のばらつきを回避することができる。よって、優れた
分光特性を発揮し、高い色再現性が期待できる。また、この実施形態としての半導体ナノ粒子分散体よ
れば、前述の光電変換層の形成に好適に用いることができるが、この開示の効果はこれに限定されるも
のではなく、以下に記載のいずれの効果であってもよい。

※　特開２００６－２４５２８５号公報
※　特開２０１０－１７７３９２号公報
※　【特許文献３】特開平１０－１６０５７４号公報

上記の特許文献１～３では、半導体ナノ粒子の量子閉じ込め効果を利用した色分離を行うにあたり、半
導体ナノ粒子の粒子径の大小を利用して所望の波長域の光を取り出すが、粒子径のばらつきを低減する
ことは容易でないく、各光電変換層における吸収特性にも一定のばらつきが生じ所望の分光特性が得ら
れないリスクがある。このため、実施形態の半導体ナノ粒子分散体は、以上の半径をもつ複数の半導体
ナノ粒子と、それら複数の半導体ナノ粒子が分散された溶媒とを含むもの。

この実施形態の半導体ナノ粒子分散体では、溶媒に分散された複数の半導体ナノ粒子を含むもので、例
えば塗布法などによる均質な半導体ナノ粒子層の形成に好適である。この半導体ナノ粒子層は、例えば
光電変換層として利用できる。ここで、複数の半導体ナノ粒子はエキシトンボーア半径以上の半径を有
するので、量子閉じ込め効果は発生しない。実施形態としての光電変換素子は、エキシトンボーア半径
以上の半径を有する複数の半導体ナノ粒子を含有する光電変換層と、この光電変換層を挟んで対向する
一対の電極とを有するものである。また、実施形態としての撮像装置は、上記光電変換素子を画素とし
て複数備えたもの。

実施形態としての光電変換素子および撮像装置では、光電変換層を構成する複数の半導体ナノ粒子がエ
キシトンボーア半径以上の半径を有するので、量子閉じ込め効果は発生しない。よって、半導体ナノ粒
子を構成する半導体固有のバンドギャップが得られる。よって、半導体ナノ粒子がエキシトンボーア半
径未満である場合に発生する、量子閉じ込め効果による吸収端波長のばらつきが回避される。


代表的な半導体ナノ粒子のエキシトンボーア半径[ｎｍ]を表１に示す。ここで、表１のエキシトンボー
ア半径は、電子の有効質量、正孔の有効質量、比誘電率から算出した（参考文献 : 御子柴宣夫 "半導体
の物理"）。なお、表１における出典１は「比誘電率(ε)， Sermage, B., Voss, M. : Phys. Rev. B 15
(1977) 3935」である。出典２は「電子の有効質量， Sondergled, M. : Phys. Status. Solidi (b) 81
(1977) 253」である。出典３は「ホールの有効質量，Berlincourt, D., Jaffe, H., Shiozawa, L.R. :
Phys. Rev. 129 (1963) 1009」である。出典４は「"Lead Salt Quantum Dots: the Limit of Strong
Quantum Confinement" Acc. Chem. Res. 2000, 33, 773-780」である。出典５は「Sze, S. M. : SEMCON-
DUCTOR PHYSICS(2nd edition)」である。出典６は「半導体材料の欠陥評価技術，監修 生駒俊明、長谷
川文夫」である。出典７は「比誘電率(ε)， Berlincourt, D., Jaffe, H., Shiozawa, L.R. : Phys.
Rev. 129 (1963) 1009」である。出典８は「電子の有効質量，Smith, F. T. J.: J. Appl. Phys. 45 (
1974) 567」である。出典９は「ホールの有効質量， Aven, M., Segall, B.: Phys. Rev. 131 (1963)
98」である。また、表１には、エキシトンボーア半径以上の半径を有する半導体ナノ粒子を含有するナ
ノ粒子層におけるエネルギーギャップＥｇ[ｅＶ]と、吸収端波長λ[ｎｍ]とを併せて示す。半導体ナノ
粒子として、各々所定の-吸収端波長λが得られる物質を適宜選択して用いる。

【特許請求範囲】

１） エキシトンボーア半径以上の半径を有する複数の半導体ナノ粒子と複数の半導体ナノ粒子が分散
　された溶媒と を含む半導体ナノ粒子分散体。
２）半導体ナノ粒子は、２元混晶からなる１）の半導体ナノ粒子分散体。
３）複数の半導体ナノ粒子として、第１の半径を有する第１の粒子と第２の半径を有する第２の粒子と
　を含む 請求項１）の半導体ナノ粒子分散体。
４）半導体ナノ粒子は、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛化合物）からなり、ＺｎＳｅのエキシトンボーア半径
　である３．９ｎｍ以上の半径を有する１）記載の半導体ナノ粒子分散体。
５）半導体ナノ粒子は、ｎ型ドーパントとして不純物元素Ｇａ，Ｃｌが１０¹⁷～１０¹⁹ｃｍ^-3の範囲で
　ドーピングされたものである４）の半導体ナノ粒子分散体。
６）半導体ナノ粒子は、ｐ型ドーパントとして不純物元素Ｎ、Ｏ、Ｌｉが１０¹⁷～１０¹⁹ｃｍ^-3の範囲
　でドーピングされたものである。４）記載の半導体ナノ粒子分散体。
７）半導体ナノ粒子は、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛化合物）からなり、ＺｎＴｅのエキシトンボーア半径
　である５．４ｎｍ以上の半径を有する  請求項１記載の半導体ナノ粒子分散体。
８）半導体ナノ粒子は、ｎ型ドーパントとして不純物元素Ｇａ，Ｃｌが１０¹⁷～１０¹⁹ｃｍ^-3の範囲で
　ドーピングされたものである。７）の半導体ナノ粒子分散体。
９）半導体ナノ粒子は、ｐ型ドーパントとして不純物元素Ｎ、Ｏ、Ｌｉが１０¹⁷～１０¹⁹ｃｍ^-3の範囲で
　ドーピングされたものである。７）記載の半導体ナノ粒子分散体。
10）エキシトンボーア半径以上の半径を有する複数の半導体ナノ粒子を含有する光電変換層と、前記光
　電変換層を挟んで対向する一対の電極と を有する光電変換素子。
11）半導体ナノ粒子の半径は、前記光電変換層における吸収ピーク波長の２０分の１以下である  請求
　項10記 載の光電変換素子。
12)半導体ナノ粒子は、２元混晶からなる  請求項１０記載の光電変換素子。
13)複数の半導体ナノ粒子として、第１の半径を有する第１の粒子と第２の半径を有する第２の粒子とを
　含む請求求項10）記載の光電変換素子。
14)半導体ナノ粒子は、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛化合物）からなり、ＺｎＳｅのエキシトンボーア半径で
　ある３．９ｎｍ以上の半径を有する  請求項１０記載の光電変換素子。
15)半導体ナノ粒子は、ｎ型ドーパントとして不純物元素Ｇａ，Ｃｌが１０¹⁷～１０¹⁹ｃｍ^-3の範囲でドー
　ピングされたものである請求項14）記載の光電変換素子。
16)半導体ナノ粒子は、ｐ型ドーパントとして不純物元素Ｎ、Ｏ、Ｌｉが１０¹⁷～１０¹⁹ｃｍ^-3の範囲で
　ドーピングされたものである 請求項１４記載の光電変換素子。
17)半導体ナノ粒子は、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛化合物）からなり、ＺｎＴｅのエキシトンボーア半径
  である５．４ｎｍ以上の半径を有する  請求項10）記載の光電変換素子。
18）半導体ナノ粒子は、ｎ型ドーパントとして不純物元素Ｇａ，Ｃｌが１０¹⁷～１０¹⁹ｃｍ^-3の範囲で
  ドーピングされたものである請求項17）記載の光電変換素子。
19）半導体ナノ粒子は、ｐ型ドーパントとして不純物元素Ｎ、Ｏ、Ｌｉが１０¹⁷～１０¹⁹ｃｍ^-3の範囲
　でドーピングされたものである請求項17）記載の光電変換素子。
20) 画素としての光電変換素子を複数備え  前記光電変換素子は、エキシトンボーア半径以上の半径を
　有する複数の半導体ナノ粒子を含有する光電変換層と 前記光電変換層を挟んで対向する一対の電極
　とを有する撮像装置。


ここで、画像技術に特化し復活したソニーの技術情報を掲載したのは、日本がそうであったように発展
途上国の常套政策であるキャッチアップ（模倣追随）である、新幹線・カラーテレビ・自動車・半導体
そして、量子ドット光エレクトロニクスである。日の丸関連メーカはここは要細心である。