特許 7300428 光学装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-21

(45)【発行日】2023-06-29

(54)【発明の名称】光学装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/10 20060101AFI20230622BHJP

   H01L 27/146 20060101ALI20230622BHJP

【ＦＩ】

H01L31/10 A

H01L27/146 A

H01L27/146 D

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020136202

(22)【出願日】2020-08-12

(65)【公開番号】P2021170624

(43)【公開日】2021-10-28

【審査請求日】2020-08-12

【審判番号】

【審判請求日】2022-04-26

(31)【優先権主張番号】16/849,094

(32)【優先日】2020-04-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507296388

【氏名又は名称】采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＶｉｓＥｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１２，Ｄｕｓｉｎｇ Ｒｄ．１， Ｈｓｉｎｃｈｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ，Ｈｓｉｎ－Ｃｈｕ Ｃｉｔｙ，Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100105946

【弁理士】

【氏名又は名称】磯野 富彦

(72)【発明者】

【氏名】林 國峰

(72)【発明者】

【氏名】謝 錦全

【合議体】

【審判長】瀬川 勝久

【審判官】吉野 三寛

【審判官】松川 直樹

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２４０５８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２０４２８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－４９６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００４１９００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１２７１５３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H01L 31/02-31/20

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の導電層、
前記第１の導電層の上に配置された第１の接合層、
前記第１の接合層の上に配置され、複数のユニットセルを含む光吸収層であって、前記ユニットセルの各々は複数のピラー構造を含み、前記ユニットセルの各々の前記複数のピラー構造は異なるサイズである光吸収層、
前記光吸収層の上に配置された第２の接合層、
前記第２の接合層の上に配置された第２の導電層、および
前記ユニットセルの各々の前記ピラー構造の一部の上に配置された複数のフィルタ層を含み、
前記ユニットセルの各々の前記ピラー構造の一部は、前記光吸収層により吸収される光の波長範囲において、所定の波長より小さい吸収される光の波長域であるサイドバンドを有する光学装置。

【請求項2】

前記ピラー構造の材料は、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）およびアモルファスシリコン不純物であり、前記ユニットセルの各々のピラー構造の数は、少なくとも６つであり、前記ピラー構造の各々のサイズの幅は０．５ｕｍ以下である請求項１に記載の光学装置。

【請求項3】

前記フィルタ層の各々は、マルチフィルムを含む請求項１に記載の光学装置。

【請求項4】

２つのユニットセル毎の前記ピラー構造の一部は、互いに隣接して配置され、前記ユニットセルの各々の屈折率は、Ｗ字状の変化を示す請求項１に記載の光学装置。

【請求項5】

前記光吸収層により吸収される光の波長範囲は、４５０～７００ｎｍであり、所定の波長は５５０ｎｍである請求項１に記載の光学装置。

【請求項6】

前記ピラー構造の各々により吸収される光の波長は、前記ピラー構造のサイズの変化に伴って変化し、前記ピラー構造のサイズが大きいとき、前記ピラー構造により吸収される光の波長は大きく、前記ピラー構造のサイズが小さいとき、前記ピラー構造により吸収される光の波長は小さい請求項１に記載の光学装置。

【請求項7】

前記第１の接合層の材料は、ｐ型アモルファスシリコンであり、前記第２の接合層の材料は、ｎ型アモルファスシリコンであり、前記第１の導電層および前記第２の導電層の材料はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）である請求項１に記載の光学装置。

【請求項8】

前記第１の導電層の前記第１の接合層と反対の側に配置された基板をさらに含み、
前記基板の材料は、ガラスである請求項１に記載の光学装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学装置に関するものであり、特に、高空間分解能を有する光学装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

分光計または画像センサなどの光学センサは、光を検出するか、または物体の画像を取り込むように構成されている。光センサは一般的に分光器またはカメラなどの電気機器に搭載される。空間分解能が光センサには重要である。従って、如何にして空間分解能を効果的に向上させるかが、さまざまなメーカーによる技術改善の焦点となっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

空間分解能を効果的に向上させる光学装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示は、第１の導電層、第１の接合層、光吸収層、第２の接合層、および第２の導電層を含む光学装置を提供する。第１の接合層は、第１の導電層の上に配置される。光吸収層は、第1の接合層の上に配置され、光吸収層は複数のユニットセルを含み、各ユニットセルは複数のピラー構造を含み、各ユニットセルのピラー構造は異なるサイズである。第２の接合層は、光吸収層の上に配置される。第２の導電層は、第２の接合層の上に配置される。

【図面の簡単な説明】

【0005】

本発明は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明及び例を読むことで、より完全に理解することができる。

【図1】図１は、本開示の一実施形態による光学装置の断面図である。

【図2】図２は、図１の光学装置の上面図である。

【図3】図３は、本開示の一実施形態による光学装置の光吸収層の屈折率の概略図である。

【図4A】図４Ａは、本開示の一実施形態による分散シフトキャビティ（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ‐ｓｈｉｆｔｅｄ ｃａｖｉｔｙ）とその屈折率との対応関係の概略図である。

【図4B】図４Ｂは、図４Ａの分散の概略図である。

【図4C】図４Ｃは、本開示の一実施形態による分散フラットキャビティ（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ‐ｆｌａｔｔｅｎｅｄ ｃａｖｉｔｙ）とその屈折率との対応関係の概略図である。

【図4D】図４Ｄは、図４Ｃの分散の概略図である。

【図5A】図５Ａは、本開示の一実施形態によるピラー構造（ｐｉｌｌａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）のサイズの概略図である。

【図5B】図５Ｂは、本開示の一実施形態による光吸収層により吸収された光を電流に変換する波形図である。

【図6A】図６Ａは、本開示のもう一つの実施形態による光学装置の上面図である。

【図6B】図６Ｂは、図６Ａの光学装置の断面図である。

【図7A】図７Ａは、本開示のもう一つの実施形態による光学装置の上面図である。

【図7B】図７Ｂは、図７Ａの光学装置の断面図である。

【図8】図８は、本開示のもう一つの実施形態による光吸収層により吸収された光を電流に変換する波形図である。

【図9A】図９Ａは、本開示のもう一つの実施形態による光学装置の上面図である。

【図9B】図９Ｂは、図９Ａの光学装置の断面図である。

【図10A】図１０Ａは、本開示のもう一つの実施形態による光学装置の上面図である。

【図10B】図１０Ｂは、本開示のもう一つの実施形態による光吸収層により吸収された光を電流に変換する波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

本開示の技術用語は、本開示の技術分野における一般的な定義に基づいている。本開示が１つまたはいくつかの用語を記述または説明している場合、この用語の定義は、本開示の記述または説明に基づいている。開示された実施形態のそれぞれは、１つまたは複数の技術的特徴を有する。可能な実施形態では、当業者は、本開示の任意の実施形態の全てまたはいくつかの技術的特徴を選択的に実装するか、または本開示の実施形態の全てまたはいくつかの技術的特徴を選択的に組み合わせるであろう。

【0007】

以下の実施形態のそれぞれにおいて、同じ参照番号は、同じまたは類似の要素または構成要素を表している。

【0008】

図１は、本開示の一実施形態による光学装置の断面図である。図２は、図１の光学装置の上面図である。本実施形態では、光学装置１００は、ＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ）、環境光センサ（ＡＬＳ）、分光器などに適している。

【0009】

図1および図２に示すように、光学装置１００は、第１の導電層１１０、第１の接合層１２０、光吸収層１３０、第２の接合層１４０、第２の導電層１５０、および基板１６０を含む。

【0010】

本実施形態では、第１の導電層１２０の材料はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）であり、第１の導電層１２０は、例えば、接地に結合されたコンタクト電極（ｃｏｎｔａｃｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）である。第１の接合層１２０は、第１の導電層１１０の上に配置される。本実施形態では、第１の接合層１２０の材料は、ｐ型アモルファスシリコンである。

【0011】

光吸収層１３０は、第１の接合層１２０の上に配置される。光吸収層１３０は、複数のユニットセル１３１を含む。各ユニットセル１３１は、複数のピラー構造（ｐｉｌｌａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）１３２＿１、１３２＿２、１３２＿３、１３２＿４、１３２＿５、および１３２＿６を含む。本実施形態では、例えば、各ユニットセル１３１は、少なくとも６つのピラー構造がある。各ユニットセル１３１のピラー構造１３２＿１、１３２＿２、１３２＿３、１３２＿４、１３２＿５、および１３２＿６は、異なるサイズである。例えば、ピラー構造１３２＿１、１３２＿２、１３２＿３、１３２＿４、１３２＿５、および１３２＿６のサイズは、連続的に増加する。

【0012】

例えば、ピラー構造１３２＿１のサイズは、ピラー構造１３２＿２のサイズより小さい。ピラー構造１３２＿２のサイズは、ピラー構造１３２＿３のサイズより小さい。ピラー構造１３２＿３のサイズは、ピラー構造１３２＿４のサイズより小さい。ピラー構造１３２＿４のサイズは、ピラー構造１３２＿５のサイズより小さい。ピラー構造１３２＿５のサイズは、ピラー構造１３２＿６のサイズより小さい。

【0013】

本実施形態では、ピラー構造１３２＿１、１３２＿２、１３２＿３、１３２＿４、１３２＿５、および１３２＿６の材料は、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）およびアモルファスシリコン不純物である。従って、各ユニットセル１３１の対応する屈折率が図３に示されている。図３では、各ユニットセル１３１の屈折率は、例えば、Ｗ字状の変化を示す。

【0014】

第２の接合層１４０は、光吸収層１３０の上に配置される。本実施形態では、第２の接合層１４０の材料は、ｎ型アモルファスシリコンである。第２の導電層１５０は、第２の接合層１４０の上に配置される。本実施形態では、第２の導電層１５０の材料はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）であり、第２の導電層１５０は、例えば、電圧端子ＶＣＣに結合されたコンタクト電極である。基板１６０は、第１の導電層１１０の第１の接合層１２０と反対の側に配置される。本実施形態では、基板１６０の材料は、例えば、ガラスである。光学装置１００は、第１の接合層１２０、光吸収層１３０、および第２の接合層１４０を介して閉じ込めモード波（ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅ ｗａｖｅ）を電流に変換し、第１の導電層１１０および第２の導電層１５０を介して電流を出力する

【0015】

図４Ａは、本開示の一実施形態による分散シフトキャビティとその屈折率との対応関係の概略図である。図４Ｂは、図４Ａの分散の概略図である。一般に、光は、導波路キャビティの分散による光伝播で減衰する可能性がある。導波路キャビティの分散を解決するために、図４Ａに示されるように、分散シフトキャビティ（ＤＳＣ）などの、導波路キャビティの異なる屈折率が用いられることができる。図４に示されるように、分散シフトキャビティにより、分散は、元の波長（点線など）から他の波長（実線など）にシフトされることができる。従って、元の波長の分散は０に近い可能性がある。

【0016】

図４Ｃは、本開示の一実施形態による分散フラットキャビティとその屈折率との対応関係の概略図である。図４Ｄは、図４Ｃの分散の概略図である。導波路キャビティの分散を解決するために、図４Ｃに示されるように、分散フラットキャビティ（ＤＦＣ）などの、導波路キャビティの異なる屈折率が用いられることができる。図４Ｄに示されるように、分散フラットキャビティにより、分散が平坦化（点線など）されることができる。従って、分散は効果的に抑制されることができ、即ち、特定の波長では分散がほとんどないため、導波路キャビティを伝播する光が減衰されないことができる。

【0017】

本実施形態では、光学装置１００のユニットセル１３１は、図４Ａ－図４Ｄの概念を用いている。従って、光学装置１００は、光伝播の分散を効果的に抑制することができる。

【0018】

図５Ａは、本開示の一実施形態によるピラー構造のサイズの概略図である。図５Ａでは、ａ１はピラー構造のサイズを示し、ａ２はピラー構造の最大設置範囲を示し、Ｄはピラー構造のサイズの幅である。本実施形態では、各ピラー構造のサイズの幅は、０．５μｍ以下である。

【0019】

ａ１とａ２の比（ａ１／ａ２）は、ピラー構造により吸収される光の波長を決定することができる。例えば、ａ１とａ２の比率（ａ１／ａ２）が小さいとき、ピラー構造により吸収される光の波長は小さくなることがある。ａ１とａ２の比率（ａ１／ａ２）が大きいとき、ピラー構造により吸収される光の波長は大きくなることがある。従って、ピラー構造は、光を吸収して、対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。例えば、ａ１とａ２の比率（ａ１／ａ２）は４６％であり、ピラー構造は光を吸収して、対応する光の波長（５５０ｎｍ近くなど）で最大の電流を生成することができる。

【0020】

ピラー構造で変換される電流は、以下の式（１）により算出されることができる。

【0021】

【数1】

【0022】

ここで、Ｊ_ｐｈは光子電流密度を示しており、ｑは電荷を示しており、Ｎ_ｐｈは入射光子による誘起電荷の数を示しており、Ｐ_２はピラー構造の上面での入射光パワーを示しており、Ｐ_１は、ピラー構造の底面の光パワーを示しており、且つ（Ｐ_２－Ｐ_１）は、ピラー構造内にある光パワーを示している。

【0023】

本実施形態では、各ピラー構造により吸収される光の波長は、ピラー構造のサイズの変化に伴って変化する。また、ピラー構造のサイズが大きいとき、ピラー構造により吸収される光の波長は大きく、ピラー構造のサイズが小さいとき、ピラー構造により吸収される光の波長は小さい。

【0024】

例えば、ピラー構造１３２＿１により吸収される光の波長は、ピラー構造１３２＿２により吸収される光の波長よりも短い。ピラー構造１３２＿２により吸収される光の波長は、ピラー構造１３２＿３により吸収される光の波長よりも短い。ピラー構造１３２＿３により吸収される光の波長は、ピラー構造１３２＿４により吸収される光の波長よりも短い。ピラー構造１３２＿４により吸収される光の波長は、ピラー構造１３２＿５により吸収される光の波長よりも短い。ピラー構造１３２＿５により吸収される光の波長は、ピラー構造１３２＿６により吸収される光の波長よりも短い。

【0025】

図５Ｂは、本開示の一実施形態による光吸収層により吸収された光を電流に変換する波形図である。本実施形態では、光吸収層１３０により吸収される光の波長範囲は、例えば、４５０～７００ｎｍである。図５Ｂでは、曲線Ｓ１１は、ピラー構造１３２＿１に対応し、曲線Ｓ１２は、ピラー構造１３２＿２に対応し、曲線Ｓ１３は、ピラー構造１３２＿３に対応し、曲線Ｓ１４は、ピラー構造１３２＿４に対応し、曲線Ｓ１５は、ピラー構造１３２＿５に対応し、且つ曲線Ｓ１６は、ピラー構造１３２＿６に対応する。

【0026】

ピラー構造１３２＿１は、光を吸収して、曲線Ｓ１１の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。ピラー構造１３２＿２は、光を吸収して、曲線Ｓ１２の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。ピラー構造１３２＿３は、光を吸収して、曲線Ｓ１３の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。

【0027】

ピラー構造１３２＿４は、光を吸収して、曲線Ｓ１４の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。ピラー構造１３２＿５は、光を吸収して、曲線Ｓ１５の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。ピラー構造１３２＿６は、光を吸収して、曲線Ｓ１６の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。

【0028】

図６Ａは、本開示のもう一つの実施形態による光学装置の上面図である。図６Ｂは、図６Ａの光学装置の断面図である。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、光学装置６００は、光学装置１００と類似している。即ち、光学装置６００は、図１の第１の導電層１１０、第１の接合層１２０、光吸収層１３０、第２の接合層１４０、第２の導電層１５０、および基板１６０を含み、光学装置６００は、複数のフィルタ層６１０をさらに含む。

【0029】

各フィルタ層６１０は、各ユニットセル１３１のピラー構造の一部の上に配置される。例えば、フィルタ層６１０は、各ユニットセル１３１のピラー構造１３２＿４、ピラー構造１３２＿５、およびピラー構造１３２＿６の上に配置される。

【0030】

本実施形態では、各ユニットセル１３１のピラー構造（ピラー構造１３２＿４、ピラー構造１３２＿５、およびピラー構造１３２＿６など）の一部は、光吸収層１３０により吸収される光の波長範囲において、所定の波長より小さいサイドバンドを有する。本実施形態では、各フィルタ層６１０は、例えば、マルチフィルムを含むことができる。フィルタ層６１０により、ピラー構造１３２＿４、ピラー構造１３２＿５、およびピラー構造１３２＿６のサイドバンドが効果的に抑制され、光学装置６００の精度を高めることができる。

【0031】

図７Ａは、本開示のもう一つの実施形態による光学装置の上面図である。図７Ｂは、図７Ａの光学装置の断面図である。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、光学装置７００は、光学装置６００と類似している。光学装置７００と光学装置６００との違いは、ピラー構造の配置である。即ち、光学装置７００では、２つのユニットセル毎のピラー構造の一部が互いに隣接して配置される。例えば、２つのユニットセル１３１毎のピラー構造１３２＿４、ピラー構造１３２＿５、およびピラー構造１３２＿６が隣接して配置される。

【0032】

光学装置７００は、複数のフィルタ層６１０も含む。各フィルタ層６１０は、各ユニットセル１３１のピラー構造の一部に配置される。例えば、フィルタ層６１０は、各ユニットセル１３１のピラー構造１３２＿４、ピラー構造１３２＿５、およびピラー構造１３２＿６の上に配置される。本実施形態では、各ユニットセル１３１のピラー構造（ピラー構造１３２＿４、ピラー構造１３２＿５、およびピラー構造１３２＿６など）の一部は、光吸収層１３０により吸収される光の波長範囲において、所定の波長より小さいサイドバンドを有する。本実施形態では、各フィルタ層６１０は、例えば、マルチフィルムを含むことができる。光学装置７００は、光学装置６００と同じ効果を達成することができる。さらに、フィルタ層６１０を形成するプロセスは、光学装置７００のピラー構造の配置により簡略化されることができる。

【0033】

図８は、本開示のもう一つ実施形態による光吸収層により吸収された光を電流に変換する波形図である。本実施形態では、光吸収層１３０により吸収される光の波長範囲は、例えば、４５０～７００ｎｍであり、所定の波長は５５０ｎｍである。

【0034】

図８では、曲線Ｓ１１は、ピラー構造１３２＿１に対応し、曲線Ｓ１２は、ピラー構造１３２＿２に対応し、曲線Ｓ１３は、ピラー構造１３２＿３に対応し、曲線Ｓ１４は、ピラー構造１３２＿４に対応し、曲線Ｓ１５は、ピラー構造１３２＿５に対応し、且つ曲線Ｓ１６は、ピラー構造１３２＿６に対応する。

【0035】

図５Ｂに比べ、図８の曲線Ｓ１４、Ｓ１５、およびＳ１６から分かるように、ユニットセル１３１のピラー構造１３２＿４、ピラー構造１３２＿５、およびピラー構造１３２＿６のサイドバンドは、効果的に抑制されることができる。従って、光学装置（光学装置６００または光学装置７００など）の精度を高めることができる。

【0036】

図９Ａは、本開示のもう一つの実施形態による光学装置の上面図である。図９Ｂは、図９Ａの光学装置の断面図である。図９Ａおよび図９Ｂに示すように、光学装置９００は、光学装置７００と類似している。光学装置９００と光学装置７００との違いは、光学装置９００がフィルタ層６１０を含まないことである。

【0037】

本実施形態では、各ユニットセルのピラー構造の一部の材料は、アモルファスシリコンおよびアモルファスシリコン不純物であり、各ユニットセルのピラー構造の他の部分は、ゲルマニウム（Ｇｅ）とゲルマニウムの不純物であり、各ユニットセルのピラー構造の他の部分は、光吸収層により吸収される光の波長範囲の所定の波長以下のサイドバンドを有する。また、光吸収層により吸収される光の波長範囲は、４５０～７００ｎｍであり、所定の波長は５５０ｎｍである。

【0038】

例えば、本実施形態では、ユニットセル１３１のピラー構造１３２＿１、ピラー構造１３２＿２、およびピラー構造１３２＿３の材料は、アモルファスシリコンおよびアモルファスシリコン不純物である。ユニットセル１３１のピラー構造１３２＿４、ピラー構造１３２＿５、およびピラー構造１３２＿６の材料は、ゲルマニウム（Ｇｅ）およびゲルマニウム不純物である。従って、図８の曲線Ｓ１４、Ｓ１５、およびＳ１６に示されるように、ユニットセル１３１のピラー構造１３２＿４、ピラー構造１３２＿５、およびピラー構造１３２＿６のサイドバンドも効果的に抑制されることができる。

【0039】

上記の実施形態では、ユニットセル１３１は、６つのピラー構造１３１＿１、１３１＿２、１３１＿３、１３１＿４、１３１＿５、および１３１＿６を含むが、本開示の実施形態は、これに限定されない。ユーザは、各ユニットセルのピラー構造の数を調整して、本実施形態に適合させることができる。例えば、少なくとも６つのピラー構造があってもよい。 もう一つの実施形態を以下に説明する。

【0040】

図１０Ａは、本開示のもう一つの実施形態による光学装置の上面図である。図１０Ａに示すように、光学装置１０００は、光学装置１００と類似している。光学装置１０００と光学装置１００との違いは、ピラー構造の数である。光学装置１０００では、各セル１３１は、１２個のピラー構造１３３＿１、１３３＿２、１３３＿３、１３３＿４、１３３＿５、１３３＿６、１３３＿７、１３３＿８、１３３＿９、１３３＿１０、１３３＿１１、および１３３＿１２を含む。ユニットセル１３１のピラー構造１３３＿１、１３３＿２、１３３＿３、１３３＿４、１３３＿５、１３３＿６、１３３＿７、１３３＿８、１３３＿９、１３３＿１０、１３３＿１１、および１３３＿１２は、異なるサイズである。

【0041】

光学装置１０００のピラー構造１３３＿１、１３３＿２、１３３＿３、１３３＿４、１３３＿５、１３３＿６、１３３＿７、１３３＿８、１３３＿９、１３３＿１０、１３３＿１１、および１３３＿１２は、光学装置１００のピラー構造１３２＿１、１３２＿２、１３２＿３、１３２＿４、１３２＿５、および１３２＿６に類似している。この説明は、光学装置１００のピラー構造１３２＿１、１３２＿２、１３２＿３、１３２＿４、１３２＿５、および１３２＿６の実施形態と類似しているため、その説明はここでは繰り返さない。

【0042】

図１０Ｂは、本開示の一実施形態による光吸収層により吸収された光を電流に変換する波形図である。本実施形態では、光吸収層１３０により吸収される光の波長範囲は、例えば、４５０～７００ｎｍである。図１０Ｂでは、曲線Ｓ２１は、ピラー構造１３３＿１に対応し、曲線Ｓ２２は、ピラー構造１３３＿２に対応し、曲線Ｓ２３は、ピラー構造１３３＿３に対応し、曲線Ｓ２４は、ピラー構造１３３＿４に対応し、曲線Ｓ２５は、ピラー構造１３３＿５に対応し、曲線Ｓ２６は、ピラー構造１３３＿６に対応し、曲線Ｓ２７は、ピラー構造１３３＿７に対応し、曲線Ｓ２８は、ピラー構造１３３＿８に対応し、曲線Ｓ２９は、ピラー構造１３３＿９に対応し、曲線Ｓ３０は、ピラー構造１３３＿１０に対応し、曲線Ｓ３１は、ピラー構造１３３＿１１に対応し、且つ曲線Ｓ３２は、ピラー構造１３３＿１２に対応する。

【0043】

ピラー構造１３３＿１は、光を吸収して、曲線Ｓ２１の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。ピラー構造１３３＿２は、光を吸収して、曲線Ｓ２２の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。ピラー構造１３３＿３は、光を吸収して、曲線Ｓ２３の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。

【0044】

ピラー構造１３３＿４は、光を吸収して、曲線Ｓ２４の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。ピラー構造１３３＿５は、光を吸収して、曲線Ｓ２５の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。ピラー構造１３３＿６は、光を吸収して、曲線Ｓ２６の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。

【0045】

ピラー構造１３３＿７は、光を吸収して、曲線Ｓ２７の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。ピラー構造１３３＿８は、光を吸収して、曲線Ｓ２８の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。ピラー構造１３３＿９は、光を吸収して、曲線Ｓ２９の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。

【0046】

ピラー構造１３３＿１０は、光を吸収して、曲線Ｓ３０の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。ピラー構造１３３＿１１は、光を吸収して、曲線Ｓ３１の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。ピラー構造１３３＿１２は、光を吸収して、曲線Ｓ３２の対応する光の波長で最大の電流を生成することができる。

【0047】

さらに、光学装置１０００は、図６Ａ～図６Ｂと同様のフィルタ層６１０も含むことができ、これにより、対応するピラー構造のサイドバンドを抑制することができる。光学装置１０００のフィルタ層６１０の設定方法は、図６Ａおよび図６Ｂの実施形態を参照することができ、その説明はここでは繰り返さない。さらに、光学装置１０００は、ピラー構造に異なる材料を埋め込むことができ、これにより、対応するピラー構造のサイドバンドを抑制することができる。異なる材料を埋め込む方法は、図９Ａおよび図９Ｂの実施形態を参照することができ、その説明はここでは繰り返さない。

【0048】

要約すると、本開示によって開示された光学装置によれば、光吸収層はユニットセルを含み、各ユニットセルはピラー構造を含み、各ユニットセルのピラー構造は、異なるサイズである。従って、高空間分解能を達成することができる。また、光学装置は、フィルタ層をさらに含むことができ、各フィルタ層は、各ユニットセルのピラー構造の一部に配置されるか、または異なる材料がピラー構造に埋め込まれ、これにより、対応するピラー構造のサイドバンドを抑制することができる。従って、光学装置の精度を高めることができる。

【0049】

本発明は、例として及び望ましい実施の形態によって記述されているが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではない。逆に、当業者には自明の種々の変更及び同様の配置をカバーするものである。よって、添付の特許請求の範囲は、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更及び同様の配置を含むべきである。

【符号の説明】

【0050】

１００ 光学装置
１１０ 第１の導電層
１２０ 第１の接合層
１３０ 光吸収層
１３１ ユニットセル
１３２＿１、１３２＿２、１３２＿３、１３２＿４、１３２＿５、１３２＿６ ピラー構造
１４０ 第２の接合層
１５０ 第２の導電層
１６０ 基板
６００ 光学装置
６１０ フィルタ層
７００ 光学装置
９００ 光学装置
１０００ 光学装置
１３３＿１、１３３＿２、１３３＿３、１３３＿４、１３３＿５、１３３＿６、１３３＿７、１３３＿８、１３３＿９、１３３＿１０、１３３＿１１、および１３３＿１２ ピラー構造

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】