特開 2024-83803 グラフェン光素子及びグラフェン光素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024083803

(43)【公開日】2024-06-24

(54)【発明の名称】グラフェン光素子及びグラフェン光素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/10 20060101AFI20240617BHJP

   G01J 1/02 20060101ALI20240617BHJP

【ＦＩ】

H01L31/10 Z

G01J1/02 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022197833

(22)【出願日】2022-12-12

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、防衛装備庁、安全保障技術研究推進制度、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100107515

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 浩一

(72)【発明者】

【氏名】近藤 大雄

【テーマコード（参考）】

2G065

5F149

5F849

【Ｆターム（参考）】

2G065AA04

2G065AB02

2G065BA08

2G065BA14

2G065BA40

5F149AB01

5F149BA01

5F149DA44

5F149HA15

5F149LA01

5F149XB12

5F849AB01

5F849BA01

5F849DA44

5F849HA15

5F849LA01

5F849XB12

(57)【要約】

【課題】赤外線の吸収率を向上することができるグラフェン光素子及びグラフェン光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】グラフェン光素子は、複数の絶縁層と、それぞれ前記複数の絶縁層の間に設けられ、複数の開口が形成された複数のグラフェン層と、を有し、前記複数のグラフェン層に含まれる少なくとも２つのグラフェン層の間で、前記開口の形態が相違し、吸収する赤外線のピーク波長が相違する。グラフェン光素子は、例えば、宇宙衛星、自動車の測距装置に使用することができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の絶縁層と、
それぞれ前記複数の絶縁層の間に設けられ、複数の開口が形成された複数のグラフェン層と、
を有し、
前記複数のグラフェン層に含まれる少なくとも２つのグラフェン層の間で、前記開口の形態が相違し、吸収する赤外線のピーク波長が相違することを特徴とするグラフェン光素子。

【請求項2】

前記少なくとも２つのグラフェン層には、複数の円形状の開口が規則的に形成されており、
前記少なくとも２つのグラフェン層の間で、前記円形状の開口の直径が相違することを特徴とする請求項１に記載のグラフェン光素子。

【請求項3】

前記円形状の開口の直径は５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載のグラフェン光素子。

【請求項4】

前記少なくとも２つのグラフェン層には、複数の直線状の開口が規則的に形成されており、
前記少なくとも２つのグラフェン層の間で、前記直線状の開口の幅が相違することを特徴とする請求項１に記載のグラフェン光素子。

【請求項5】

前記直線状の開口の幅は５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載のグラフェン光素子。

【請求項6】

前記複数の絶縁層のうちの２つの絶縁層の間に設けられた遷移金属ダイカルコゲナイド積層体を有し、
前記遷移金属ダイカルコゲナイド積層体は、
第１遷移金属ダイカルコゲナイド層と
前記第１遷移金属ダイカルコゲナイド層と重なり合い、前記第１遷移金属ダイカルコゲナイド層とは材料が相違する第２遷移金属ダイカルコゲナイド層と、
を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のグラフェン光素子。

【請求項7】

前記絶縁層は、六方晶窒化ホウ素を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のグラフェン光素子。

【請求項8】

複数の絶縁層と、
それぞれ前記複数の絶縁層の間に設けられ、複数の開口が形成された複数のグラフェン層と、
を有する積層体を形成する工程を有し、
前記複数のグラフェン層に含まれる少なくとも２つのグラフェン層の間で、前記開口の形態が相違し、吸収する赤外線のピーク波長が相違することを特徴とするグラフェン光素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、グラフェン光素子及びグラフェン光素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

円形状の複数の開口が形成されたグラフェンを含むグラフェン光素子が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１７／１４５２９９号

【特許文献2】特開２０２１－１６８３３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のグラフェン光素子では、グラフェンを透過する赤外線が多く、吸収率の向上が困難である。

【0005】

本開示の目的は、赤外線の吸収率を向上することができるグラフェン光素子及びグラフェン光素子の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一形態によれば、複数の絶縁層と、それぞれ前記複数の絶縁層の間に設けられ、複数の開口が形成された複数のグラフェン層と、を有し、前記複数のグラフェン層に含まれる少なくとも２つのグラフェン層の間で、前記開口の形態が相違し、吸収する赤外線のピーク波長が相違するグラフェン光素子が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、赤外線の吸収率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係るグラフェン光素子を示す平面図である。

【図2】第１実施形態に係るグラフェン光素子を示す断面図である。

【図3】第１実施形態における複数のグラフェン層の形状を比較して示す平面図である。

【図4】第１実施形態に係るグラフェン光素子の製造方法を示す断面図（その１）である。

【図5】第１実施形態に係るグラフェン光素子の製造方法を示す断面図（その２）である。

【図6】第１実施形態に係るグラフェン光素子の製造方法を示す断面図（その３）である。

【図7】第２実施形態に係るグラフェン光素子を示す断面図である。

【図8】第２実施形態における複数のグラフェン層の形状を比較して示す平面図である。

【図9】第３実施形態に係るグラフェン光素子を示す断面図である。

【図10】第３実施形態におけるＴＭＤＣ積層体の構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。本明細書及び図面において、Ｘ１－Ｘ２方向、Ｙ１－Ｙ２方向、Ｚ１－Ｚ２方向を相互に直交する方向とする。Ｘ１－Ｘ２方向及びＹ１－Ｙ２方向を含む面をＸＹ面とし、Ｙ１－Ｙ２方向及びＺ１－Ｚ２方向を含む面をＹＺ面とし、Ｚ１－Ｚ２方向及びＸ１－Ｘ２方向を含む面をＺＸ面とする。便宜上、Ｚ１方向を上方向、Ｚ２方向を下方向とする。また、本開示において平面視とは、Ｚ１側から対象物を視ることをいう。

【0010】

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。第１実施形態はグラフェン光素子に関する。図１は、第１実施形態に係るグラフェン光素子を示す平面図である。図２は、第１実施形態に係るグラフェン光素子を示す断面図である。図２は、図１中のII-II線に沿った断面図に相当する。図３は、第１実施形態における複数のグラフェン層の形状を比較して示す平面図である。

【0011】

第１実施形態に係るグラフェン光素子１は、図１及び図２に示すように、主として、基板１００と、絶縁層１２１と、グラフェン層１１１と、絶縁層１２２と、グラフェン層１１２と、絶縁層１２３と、第１電極１０３と、第２電極１０４と、第３電極１０５とを有する。

【0012】

基板１００は、上面（Ｚ１側の面）に絶縁性を有する。例えば、基板１００は、シリコン基板１０１と、絶縁層１０２とを有する。絶縁層１０２はシリコン基板１０１の上に設けられている。絶縁層１０２は、例えば酸化シリコン層である。

【0013】

絶縁層１２１は絶縁層１０２の上に設けられている。絶縁層１２１は絶縁層１０２の一部の上に設けられている。絶縁層１２１は、例えば２次元材料である六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）からなる。絶縁層１２１は、１又は互いに積層された複数のｈＢＮを含む。

【0014】

グラフェン層１１１は絶縁層１２１の上に設けられている。グラフェン層１１１は、１又は互いに積層された複数のグラフェンを含む。グラフェン層１１１には、図３に示すように、複数の円形状の開口１１１Ａが形成されている。平面視で、例えば開口１１１Ａは三角格子状に配置されている。平面視で、開口１１１Ａは正三角格子状に配置されていることが好ましい。例えば、開口１１１Ａの直径Ｄ１１は４００ｎｍであり、開口１１１ＡのピッチＰ１１、すなわち最近接で隣り合う開口１１１Ａの平面視での中心間距離は６００ｎｍである。

【0015】

絶縁層１２２はグラフェン層１１１の上に設けられている。絶縁層１２２は、例えばｈＢＮからなる。絶縁層１２２は、１又は互いに積層された複数のｈＢＮを含む。

【0016】

グラフェン層１１２は絶縁層１２２の上に設けられている。グラフェン層１１２は、１又は互いに積層された複数のグラフェンを含む。グラフェン層１１２には、図３に示すように、複数の円形状の開口１１２Ａが形成されている。平面視で、例えば開口１１２Ａは三角格子状に配置されている。平面視で、開口１１２Ａは正三角格子状に配置されていることが好ましい。例えば、開口１１２Ａの直径Ｄ１２は３００ｎｍであり、開口１１２ＡのピッチＰ１２、すなわち最近接で隣り合う開口１１２Ａの平面視での中心間距離は４５０ｎｍである。

【0017】

絶縁層１２３はグラフェン層１１２の上に設けられている。絶縁層１２３は、例えばｈＢＮからなる。絶縁層１２３は、１又は互いに積層された複数のｈＢＮを含む。

【0018】

絶縁層１２１、グラフェン層１１１、絶縁層１２２、グラフェン層１１２及び絶縁層１２３からなる積層体１３０は、Ｘ１－Ｘ２方向に平行な２辺と、Ｙ１－Ｙ２方向に平行な２辺とを有する矩形状の平面形状を有する。

【0019】

第１電極１０３及び第２電極１０４は絶縁層１０２の上に設けられている。第１電極１０３は積層体１３０のＸ２側に設けられ、グラフェン層１１１及び１１２のＸ２側の端部に接する。第２電極１０４は積層体１３０のＸ１側に設けられ、グラフェン層１１１及び１１２のＸ１側の端部に接する。第１電極１０３及び第２電極１０４の材料は特に限定されず、例えば、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｒ又はＴｉが用いられてもよい。第１電極１０３及び第２電極１０４が、これら金属の積層体を含んでいてもよい。例えば、第１電極１０３及び第２電極１０４が、Ｔｉ膜と、Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層体を含んでいてもよく、Ｃｒ膜と、Ｃｒ膜上に形成されたＡｕ膜との積層体を含んでいてもよい。第１電極１０３と第２電極１０４との間で材料が共通していてもよく、相違していてもよい。

【0020】

第３電極１０５は基板１００の下方に設けられている。第３電極１０５はグラフェン層１１１及び１１２のキャリア濃度を変調する制御電極として機能する。すなわち、グラフェン光素子１はバックゲート構造を備える。第３電極１０５の材料としては、所望の波長域の赤外線を吸収しないか、又は、吸収の程度が無視し得る程度であるグラフェンなどの材料が好適である。第３電極１０５の厚さが、吸収が十分に小さい厚さであれば、第３電極１０５の材料が所望の波長域の赤外線を吸収し得る材料であってもよい。

【0021】

グラフェン光素子１にグラフェン層１１１及び１１２の上方から赤外線が照射されると、グラフェン層１１１及び１１２はプラズモン共鳴を利用して赤外線を吸収する。グラフェン層１１１には、直径Ｄ１１が４００ｎｍで、ピッチＰ１１が６００ｎｍの開口１１１Ａが形成されているため、グラフェン層１１１が吸収する赤外線のピーク波長は約１０．３μｍである。また、グラフェン層１１２には、直径Ｄ１２が３００ｎｍで、ピッチＰ１２が４５０ｎｍの開口１１２Ａが形成されているため、グラフェン層１１２が吸収する赤外線のピーク波長は約９．７μｍである。

【0022】

従って、第１実施形態によれば、より波長の範囲が広い赤外線を吸収することができ、赤外線の吸収率を向上することができる。

【0023】

次に、第１実施形態に係るグラフェン光素子１の製造方法について説明する。図４～図６は、第１実施形態に係るグラフェン光素子１の製造方法を示す断面図である。

【0024】

まず、図４に示すように、基板１００を準備する。例えばシリコン基板１０１のＺ１側の面を酸化することで、酸化シリコン層を絶縁層１０２として形成してもよい。熱酸化膜付きシリコン基板又は絶縁性基板を基板１００として用いてもよい。

【0025】

次いで、図５に示すように、絶縁層１０２の上に積層体１３０を設ける。積層体１３０を設ける際には、例えば、絶縁層１０２の上に、絶縁層１２１、グラフェン層１１１、絶縁層１２２、グラフェン層１１２及び絶縁層１２３を順に転写する。グラフェン層１１１及び１１２は、例えば、図示しない基板上にグラフェン層を成長させ、アンチドット加工を行うことで作製することができる。

【0026】

積層体１３０を設けた後、図６に示すように、第１電極１０３、第２電極１０４及び第３電極１０５を形成する。

【0027】

このようにして、第１実施形態に係るグラフェン光素子１を製造することができる。

【0028】

なお、グラフェン層に形成される円形状の開口の直径及びピッチは特に限定されない。例えば、開口の直径は５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。開口の直径が１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であってもよく、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であってもよい。グラフェン層に直径が相違する複数の開口が形成されていてもよい。開口のピッチは、例えば開口の直径の１．５倍であってもよい。

【0029】

また、グラフェン光素子１が、円形状の開口が形成された３層以上のグラフェン層を含んでいてもよい。３層以上のグラフェン層の間で開口の直径が相違することで、より広い範囲の波長の赤外線を吸収することが可能となり、赤外線の吸収率を更に向上することができる。

【0030】

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、主としてグラフェン層の構成の点で第１実施形態と相違する。図７は、第２実施形態に係るグラフェン光素子を示す断面図である。図７は、図１中のII-II線に沿った断面図に相当する。図８は、第２実施形態における複数のグラフェン層の形状を比較して示す平面図である。

【0031】

第２実施形態に係るグラフェン光素子２は、図７に示すように、グラフェン層１１１に代えてグラフェン層２１１を有し、グラフェン層１１２に代えてグラフェン層２１２を有する。

【0032】

グラフェン層２１１は、１又は互いに積層された複数のグラフェンを含む。グラフェン層２１１には、図８に示すように、複数の直線状の開口２１１Ａが形成されている。例えば、開口２１１ＡはＹ１－Ｙ２方向に平行に延び、Ｘ１－Ｘ２方向に等間隔で配置されている。例えば、開口２１１Ａの幅Ｗ２１は１５０ｎｍであり、開口２１１ＡのピッチＰ２１、すなわち最近接で隣り合う開口２１１Ａの平面視での中心軸間距離は３００ｎｍである。

【0033】

グラフェン層２１２は、１又は互いに積層された複数のグラフェンを含む。グラフェン層２１２には、図８に示すように、複数の直線状の開口２１２Ａが形成されている。例えば、開口２１２ＡはＹ１－Ｙ２方向に平行に延び、Ｘ１－Ｘ２方向に等間隔で配置されている。例えば、開口２１２Ａの幅Ｗ２２は１７０ｎｍであり、開口２１２ＡのピッチＰ２２、すなわち最近接で隣り合う開口２１２Ａの平面視での中心軸間距離は３４０ｎｍである。

【0034】

他の構成は第１実施形態と同様である。

【0035】

グラフェン光素子２にグラフェン層２１１及び２１２の上方から赤外線が照射されると、グラフェン層２１１及び２１２はプラズモン共鳴を利用して赤外線を吸収する。グラフェン層２１１には、幅Ｗ２１が１５０ｎｍで、ピッチＰ２１が３００ｎｍの開口２１１Ａが形成されているため、グラフェン層２１１が吸収する赤外線のピーク波長は約９．７μｍである。また、グラフェン層２１２には、幅Ｗ２２が１７０ｎｍで、ピッチＰ２２が３４０ｎｍの開口２１２Ａが形成されているため、グラフェン層２１２が吸収する赤外線のピーク波長は約１０．３μｍである。

【0036】

従って、第２実施形態によっても、より波長の範囲が広い赤外線を吸収することができ、赤外線の吸収率を向上することができる。

【0037】

また、グラフェン層２１１及び２１２は平面視での形状異方性が高いため、光の入射方向がＺ１－Ｚ２方向から傾斜している場合、その傾斜の方向に応じて吸収率が相違する。従って、グラフェン層２１１及び２１２に偏光フィルタとしての機能を持たせることができ、所望の偏光成分を検出することも可能となる。グラフェン層２１１とグラフェン層２１２との間で開口が延びる方向が相違していてもよい。

【0038】

第２実施形態に係るグラフェン光素子２の製造にあたっては、グラフェン層１１１に代えてグラフェン層２１１を用い、グラフェン層１１２に代えてグラフェン層２１２を用いる。グラフェン層２１１及び２１２は、例えば、図示しない基板上にグラフェン層を成長させ、リボン加工を行うことで作製することができる。

【0039】

なお、グラフェン層に形成される直線状の開口の幅及びピッチは特に限定されない。例えば、開口の幅は５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。開口の幅が１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であってもよく、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であってもよい。グラフェン層に幅が相違する複数の開口が形成されていてもよい。

【0040】

また、グラフェン光素子２が、直線状の開口が形成された３層以上のグラフェン層を含んでいてもよい。３層以上のグラフェン層の間で開口の幅が相違することで、より広い範囲の波長の赤外線を吸収することが可能となり、赤外線の吸収率を更に向上することができる。

【0041】

幅Ｗ２１を有するリボン状の複数のグラフェン層が互いに分離して並ぶことでグラフェン層２１１が構成されていてもよい。また、幅Ｗ２２を有するリボン状の複数のグラフェン層が互いに分離して並ぶことでグラフェン層２１２が構成されていてもよい。

【0042】

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、主として遷移金属ダイカルコゲナイド（ＴＭＤＣ）積層体を更に有する点で第１実施形態と相違する。図９は、第３実施形態に係るグラフェン光素子を示す断面図である。図９は、図１中のII-II線に沿った断面図に相当する。図１０は、第３実施形態におけるＴＭＤＣ積層体の構成を示す模式図である。

【0043】

第３実施形態に係るグラフェン光素子３では、図９に示すように、積層体１３０が、更に、ＴＭＤＣ積層体３１０と、絶縁層１２４とを有する。

【0044】

ＴＭＤＣ積層体３１０は絶縁層１２３の上に設けられている。ＴＭＤＣ積層体３１０は、第１ＴＭＤＣ層３１１と、第２ＴＭＤＣ層３１２とを有する。第１ＴＭＤＣ層３１１と第２ＴＭＤＣ層３１２との間で材料が相違している。第１ＴＭＤＣ層３１１及び第２ＴＭＤＣ層３１２は互いに重なり合い、互いに接触している。

【0045】

第１ＴＭＤＣ層３１１は、絶縁層１２３の一部の上に設けられている。第１ＴＭＤＣ層３１１は、例えば二硫化ハフニウム（ＨｆＳ_２）からなる。第１ＴＭＤＣ層３１１は、１又は互いに積層された複数のＨｆＳ_２を含む。平面視で、第１ＴＭＤＣ層３１１のＸ２側の端部は、絶縁層１２３のＸ２側の端部と一致する、第１ＴＭＤＣ層３１１のＸ１側の端部は、絶縁層１２３のＸ１側の端部よりもＸ２側にある。

【0046】

第２ＴＭＤＣ層３１２は、絶縁層１２３の他の一部及び第１ＴＭＤＣ層３１１の一部の上に設けられている。第２ＴＭＤＣ層３１２は、例えば二硫化タングステン（ＷＳ_２）からなる。第２ＴＭＤＣ層３１２は、１又は互いに積層された複数のＷＳ_２を含む。平面視で、第２ＴＭＤＣ層３１２のＸ１側の端部は、絶縁層１２３のＸ１側の端部と一致するが、第２ＴＭＤＣ層３１２のＸ２側の端部は、絶縁層１２３のＸ２側の端部よりもＸ１側にある。また、第２ＴＭＤＣ層３１２のＸ２側の端部は、第１ＴＭＤＣ層３１１のＸ１側の端部よりもＸ２側にある。

【0047】

絶縁層１２４はＴＭＤＣ積層体３１０の上に設けられている。絶縁層１２４は、例えばｈＢＮからなる。絶縁層１２４は、１又は互いに積層された複数のｈＢＮを含む。

【0048】

第１電極１０３は、グラフェン層１１１及び１１２のＸ２側の端部と、第１ＴＭＤＣ層３１１のＸ２側の端部とに接する。第２電極１０４は、グラフェン層１１１及び１１２のＸ１側の端部と、第２ＴＭＤＣ層３１２のＸ１側の端部とに接する。

【0049】

他の構成は第１実施形態と同様である。

【0050】

グラフェン光素子３にグラフェン層１１１、グラフェン層１１２及びＴＭＤＣ積層体３１０の上方から赤外線が照射されると、第１実施形態と同様に、グラフェン層１１１及び１１２がプラズモン共鳴を利用して赤外線を吸収する。また、ＴＭＤＣ積層体３１０はバンド間遷移を利用して赤外線を吸収する。すなわち、第１ＴＭＤＣ層３１１がＨｆＳ_２から構成され、第２ＴＭＤＣ層３１２がＷＳ_２から構成される場合、ＴＭＤＣ積層体３１０はＴ２ＳＬ構造を有し、中赤外領域にピーク波長を有する。

【0051】

従って、第３実施形態によれば、波長の範囲が更に広い赤外線を吸収することができ、赤外線の吸収率を更に向上することができる。

【0052】

第３実施形態に係るグラフェン光素子３の製造にあたっては、絶縁層１２３の転写の後に、第１ＴＭＤＣ層３１１、第２ＴＭＤＣ層３１２及び絶縁層１２４の転写を行って積層体１３０を形成する。

【0053】

なお、ＴＭＤＣ積層体に含まれるＴＭＤＣ層の材料は特に限定されない。例えば二硫化スズ（ＳｎＳ_２）が用いられてもよい。ＴＭＤＣ積層体に吸収される赤外線のピーク波長は、ＴＭＤＣ積層体に含まれる２つのＴＭＤＣ層を構成する材料のバンドエネルギーの差に応じて決定される。

【0054】

第３実施形態では、第１実施形態にＴＭＤＣ積層体３１０及び絶縁層１２４が加えられているが、第２実施形態にＴＭＤＣ積層体３１０及び絶縁層１２４が加えられてもよい。

【0055】

グラフェン光素子が、円形状の開口が形成されたグラフェン層と、直線状の開口が形成されたグラフェン層とを含んでもよい。

【0056】

グラフェン光素子は、例えば、宇宙衛星、自動車の測距装置に使用することができる。

【0057】

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【0058】

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

【0059】

（付記１）
複数の絶縁層と、
それぞれ前記複数の絶縁層の間に設けられ、複数の開口が形成された複数のグラフェン層と、
を有し、
前記複数のグラフェン層に含まれる少なくとも２つのグラフェン層の間で、前記開口の形態が相違し、吸収する赤外線のピーク波長が相違することを特徴とするグラフェン光素子。
（付記２）
前記少なくとも２つのグラフェン層には、複数の円形状の開口が規則的に形成されており、
前記少なくとも２つのグラフェン層の間で、前記円形状の開口の直径が相違することを特徴とする付記１に記載のグラフェン光素子。
（付記３）
前記円形状の開口の直径は５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする付記２に記載のグラフェン光素子。
（付記４）
前記少なくとも２つのグラフェン層の間で、前記円形状の開口のピッチが相違することを特徴とする付記２又は３に記載のグラフェン光素子。
（付記５）
前記少なくとも２つのグラフェン層には、複数の直線状の開口が規則的に形成されており、
前記少なくとも２つのグラフェン層の間で、前記直線状の開口の幅が相違することを特徴とする付記１に記載のグラフェン光素子。
（付記６）
前記直線状の開口の幅は５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする付記５に記載のグラフェン光素子。
（付記７）
前記少なくとも２つのグラフェン層の間で、前記直線状の開口のピッチが相違することを特徴とする付記５又は６に記載のグラフェン光素子。
（付記８）
前記複数の絶縁層のうちの２つの絶縁層の間に設けられた遷移金属ダイカルコゲナイド積層体を有し、
前記遷移金属ダイカルコゲナイド積層体は、
第１遷移金属ダイカルコゲナイド層と
前記第１遷移金属ダイカルコゲナイド層と重なり合い、前記第１遷移金属ダイカルコゲナイド層とは材料が相違する第２遷移金属ダイカルコゲナイド層と、
を有することを特徴とする付記１乃至７のいずれかに記載のグラフェン光素子。
（付記９）
前記絶縁層は、六方晶窒化ホウ素を有することを特徴とする付記１乃至８のいずれかに記載のグラフェン光素子。
（付記１０）
複数の絶縁層と、
それぞれ前記複数の絶縁層の間に設けられ、複数の開口が形成された複数のグラフェン層と、
を有する積層体を形成する工程を有し、
前記複数のグラフェン層に含まれる少なくとも２つのグラフェン層の間で、前記開口の形態が相違し、吸収する赤外線のピーク波長が相違することを特徴とするグラフェン光素子の製造方法。

【符号の説明】

【0060】

１、２、３：グラフェン光素子
１１１、１１２、２１１、２１２：グラフェン層
１１１Ａ、１１２Ａ、２１１Ａ、２１２Ａ：開口
１２１、１２２、１２３、１２４：絶縁層
１３０：積層体
３１０：ＴＭＤＣ積層体
３１１：第１ＴＭＤＣ層
３１２：第２ＴＭＤＣ層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】