特表 2024-519876 光電子デバイス、単一光子生成器、メモリ、マルチプレクサ、インプラント、および関連する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-21

(54)【発明の名称】光電子デバイス、単一光子生成器、メモリ、マルチプレクサ、インプラント、および関連する方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/02 20100101AFI20240514BHJP

   H01L 33/38 20100101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

H01L33/02

H01L33/38

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023571686

(86)(22)【出願日】2022-05-18

(85)【翻訳文提出日】2023-12-19

(86)【国際出願番号】 EP2022063421

(87)【国際公開番号】W WO2022243364

(87)【国際公開日】2022-11-24

(31)【優先権主張番号】2105172

(32)【優先日】2021-05-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】507241492

【氏名又は名称】アンスティトゥート・ナシオナル・ドゥ・ラ・サンテ・エ・ドゥ・ラ・ルシャルシュ・メディカル・（インセルム）

(71)【出願人】

【識別番号】323002277

【氏名又は名称】ユニヴェルシテ グルノーブル アルプ

(71)【出願人】

【識別番号】509265302

【氏名又は名称】アンスティテュ・ポリテクニック・ドゥ・グルノーブル

(71)【出願人】

【識別番号】506018536

【氏名又は名称】ユニヴェルシテ ポール サバティエ トゥールーズ ３

(71)【出願人】

【識別番号】508120787

【氏名又は名称】アンスティテュ・ナシヨナル・ポリテクニーク・ドゥ・トゥールーズ

(71)【出願人】

【識別番号】506316557

【氏名又は名称】サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィック

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ジュリアン・ペルノ

(72)【発明者】

【氏名】セドリック・マサンテ

(72)【発明者】

【氏名】ニコラ・ルージェ

(72)【発明者】

【氏名】マルタン・カー

(72)【発明者】

【氏名】クレマン・エベール

【テーマコード（参考）】

5F241

【Ｆターム（参考）】

5F241AA24

5F241CA07

5F241CA33

5F241CA34

5F241CA41

5F241CA48

5F241CA55

5F241CA57

5F241CA93

(57)【要約】

本発明は、第１の部分（１５）、第２の部分（２０）、第１の接点（２５）、および第２の接点（３０）を含むデバイス（１０）に関し、第１の部分（１５）は、第１のドーピングを有する半導体から作られ、第２の部分（２０）は、第１のドーピングとは異なる第２のドーピングを有する半導体から作られ、第１の部分（１５）および第２の部分（２０）は、第１の部分（１５）の中に空乏領域（７０）を含むｐ／ｎ接合を形成し、接点（２５、３０）は、接点（２５、３０）の間に電圧（Ｖ１）が印加されると空乏領域（７０）の寸法が電圧の値に依存するように構成され、第２の部分（２０）のドーパントに対してイオン化エネルギーが規定される。
デバイス（１０）は、イオン化エネルギーよりも大きいエネルギーを有する放射を生成し放射を用いて第２の部分（２０）を照射する放出器（４０）を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の部分（１５）、第２の部分（２０）、第１の接点（２５）、および第２の接点（３０）を含む光電子デバイス（１０）であって、前記第１の部分（１５）が、ｎ型ドーピングおよびｐ型ドーピングのうちの第１のタイプのドーピングを有する第１の半導体材料から作られ、前記第２の部分（２０）が、ｎ型ドーピングおよびｐ型ドーピングのうちの第２のタイプのドーピングを有する第２の半導体材料から作られ、前記第２のタイプのドーピングが、前記第１のタイプのドーピングとは異なり、前記第１の部分（１５）および前記第２の部分（２０）が、互いに接触しており、前記第１の部分（１５）の中に空乏領域（７０）を含むｐ／ｎ接合を形成し、前記第１の接点（２５）が、前記第１の部分（１５）に電気的に接続され、前記第２の接点（３０）が、前記第２の部分（２０）に電気的に接続され、前記第１の接点（２５）および前記第２の接点（３０）が、前記第１の接点（２５）と前記第２の接点（３０）との間に電圧（Ｖ１）が印加されると前記空乏領域（７０）の寸法が前記電圧（Ｖ１）の値に依存するように構成され、
前記第２の部分（２０）のドーパントに対してイオン化エネルギーが規定され、前記イオン化エネルギーが、ｎ型の材料にとって前記ドーパントのエネルギーレベルと伝導帯のエネルギーレベルとの間のエネルギーの差分であり、ｐ型の材料にとって価電子帯のエネルギーレベルと前記ドーパントのエネルギーレベルとの間のエネルギーの差分であり、
前記光電子デバイス（１０）が、前記第２の部分（２０）の前記ドーパントの前記イオン化エネルギー以上の光子エネルギーを有する電磁放射を生成し前記放射を用いて前記第２の部分（２０）を照射するように構成された放出器（４０）をさらに含む、
光電子デバイス（１０）。

【請求項2】

前記光子エネルギーが、前記第２の部分（２０）のバンドギャップ値よりも厳密に小さく、前記バンドギャップ値が、前記第２の部分（２０）の伝導帯と価電子帯との間のエネルギーの差分である、請求項１に記載の光電子デバイス。

【請求項3】

前記第２の部分（２０）の中のキャリアの熱エネルギーが前記イオン化エネルギーの１／１０以下となるような値に前記第２の部分（２０）の温度を維持するように構成された温度調整器（５０）をさらに含む、請求項１または２に記載の光電子デバイス。

【請求項4】

前記放出器（４０）による前記放射の前記生成を制御し、前記放射を用いて前記第２の部分（２０）が照射される間、前記第１の接点（２５）と前記第２の接点（３０）との間の電圧（Ｖ１）の値を修正するように構成された、コントローラ（４５）をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の光電子デバイス。

【請求項5】

前記光電子デバイス（１０）が、トランジスタであり第３の電気接点（３５）をさらに含み、前記第３の電気接点（３５）が前記第１の部分（１５）に電気的に接続され、前記第１の接点（２５）がソースであり、前記第２の接点（３０）がゲートであり、前記第３の接点（３５）が前記トランジスタのドレインであり、前記第１の接点（２５）および前記第２の接点（３０）が、前記第１の接点（２５）と前記第２の接点（３０）との間の前記電圧（Ｖ１）の所与の値に対して、前記空乏領域（７０）が前記第１の接点（２５）と前記第３の接点（３５）との間の、前記第１の部分（１５）の中の電荷キャリアの通過を阻止するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の光電子デバイス。

【請求項6】

前記イオン化エネルギーが、０．４電子ボルト以上、特に１電子ボルト以上、特に１．５電子ボルト以上である、請求項１から５のいずれか一項に記載の光電子デバイス。

【請求項7】

前記第２の材料がダイヤモンドである、請求項６に記載の光電子デバイス。

【請求項8】

前記第２の材料の前記ドーパントが窒素原子である、請求項７に記載の光電子デバイス。

【請求項9】

前記第２の材料の前記ドーパントがリン原子である、請求項７に記載の光電子デバイス。

【請求項10】

前記第１の部分（１５）の中に少なくとも１つのＮＶ中心を備え、前記第１の接点（２５）および前記第２の接点（３０）が、前記第１の接点（２５）と前記第２の接点（３０）との間の前記電圧（Ｖ１）の第１の値に対して前記空乏領域（７０）が前記ＮＶ中心を含み、かつ前記電圧（Ｖ１）の第２の値に対して前記空乏領域（７０）が前記ＮＶ中心を含まないように構成される、請求項７から９のいずれか一項に記載の光電子デバイス。

【請求項11】

請求項１０に記載の光電子デバイス（１０）を含む単一光子生成器。

【請求項12】

少なくとも１つの請求項５に記載のトランジスタ（１０）を含むメモリであって、前記トランジスタのオン状態またはオフ状態の形態で少なくとも１つの情報を記憶するように構成されるメモリ。

【請求項13】

少なくとも１つの請求項５に記載のトランジスタ（１０）を含む時間マルチプレクサ。

【請求項14】

請求項１３に記載のマルチプレクサおよび／または少なくとも１つの請求項５に記載のトランジスタ（１０）を含む、人間または動物の体の中に埋め込まれるのに適したインプラント。

【請求項15】

第１の部分（１５）、第２の部分（２０）、第１の接点（２５）、および第２の接点（３０）を含む光電子デバイス（１０）を動作させるための方法であって、前記第１の部分（１５）が、ｎ型ドーピングおよびｐ型ドーピングのうちの第１のタイプのドーピングを有する第１の半導体材料から作られ、前記第２の部分（２０）が、ｎ型ドーピングおよびｐ型ドーピングのうちの第２のタイプのドーピングを有する第２の半導体材料から作られ、前記第２のタイプのドーピングが、前記第１のタイプのドーピングとは異なり、前記第１の部分（１５）および前記第２の部分（２０）が、互いに接触しており、前記第１の部分（１５）の中に空乏領域（７０）を含むｐ／ｎ接合を形成し、前記第１の接点（２５）が、前記第１の部分（１５）に電気的に接続され、前記第２の接点（３０）が、前記第２の部分（２０）に電気的に接続され、
前記第２の部分（２０）のドーパントに対してイオン化エネルギーが規定され、前記イオン化エネルギーが、ｎ型の材料にとって前記ドーパントのエネルギーレベルと伝導帯のエネルギーレベルとの間のエネルギーの差分であり、ｐ型の材料にとって価電子帯のエネルギーレベルと前記ドーパントのエネルギーレベルとの間のエネルギーの差分であり、前記方法が、その間に前記第１の接点（２５）と前記第２の接点（３０）との間の電圧（Ｖ１）が第１の値を有し前記空乏領域（７０）が初期寸法を有する第１のステップ（１００）を含み、
前記方法が、
－ 前記第２の部分（２０）の前記ドーパントの前記イオン化エネルギーよりも大きい光子エネルギーを有する電磁放射を用いて前記第２の部分（２０）を照射するステップ（１１０）、および前記第２の部分（２０）が照射される間、前記電圧（Ｖ１）を前記第１の値から第２の値に修正するステップと、
－ 前記電圧（Ｖ１）の前記値の前記修正に応答して前記空乏領域（７０）の寸法を修正するステップ（１２０）と、
－ 前記照射を停止するステップ（１３０）と、
－ 照射がない場合に前記電圧（Ｖ１）を前記第２の値から前記第１の値に修正するステップ（１４０）であって、前記空乏領域（７０）の前記寸法が変更されないままである、ステップと、
－ 前記放射を用いて前記第２の部分（２０）を照射するステップ（１５０）であって、前記電圧（Ｖ１）が前記第１の値を有する、ステップ、およびそれに応答して前記空乏領域（７０）の前記寸法を前記初期寸法に修正するステップとを含むことを特徴とする、
方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は光電子デバイスに関する。本発明はまた、単一光子生成器、メモリ、マルチプレクサ、インプラント、およびそのような光電子デバイスを実施する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

２つの接点間に印加される電圧によってその特性が制御される半導体材料の少なくとも１つの部分を含む電子デバイスが、数多くの用途において使用される。

【0003】

たとえば、トランジスタは、異なるタイプのドーピングを有するドープされた２つの半導体部分の間の接合部を使用し、２つの接点間の電圧が、２つの部分のうちの少なくとも１つの中の接合部の空乏領域の拡張を修正する。詳細には、所与の値を有する電圧の使用は、その部分のうちの１つの、効果のある断片の中で空乏領域の拡張を引き起こすことができる。

【0004】

空乏領域は自由キャリアが存在しないかまたは極めて少数の自由キャリアしか存在しない領域であるので、いくつかの場合には、空乏領域の大きい拡張が、その部分のうちの１つに接続された２つの電気パッド間のすべての電気伝導を遮断する場合があるが、他の値の電圧に対して、導電性チャネルがこれらの２つのパッド間に存在する。

【0005】

したがって、そのようなデバイスは、それらの接点の間に電圧が印加されるかどうかに従って、かつこの電圧の値に従って、それらの２つの状態の間で急速に切り替わることができ、「接合型電界効果トランジスタ」または「ＪＦＥＴ」と呼ばれる。同じタイプの制御を使用する他のタイプのデバイス、たとえば、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ、または（とりわけ）単一光子放出器は、簡単かつ高速な方式で切り替わるために、このタイプの制御を有利に利用する。

【0006】

しかしながら、これらのデバイスは、持続的に電圧が印加されなければならないというまさにその理由のために、それらの状態のうちの、この電圧の印加を必要とする状態にとどまるために、無視できない数量のエネルギーを必要とする。したがって、特に長い期間にわたって所与の状態を維持する場合には、この不安定な性質に起因して、それらのエネルギー消費が大きい場合がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって、長い期間にわたって所与の状態を維持する場合に従来技術のデバイスよりもエネルギー消費が小さい光電子デバイスが必要である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この目的のために、第１の部分、第２の部分、第１の接点、および第２の接点を含む光電子デバイスが提案され、第１の部分は、ｎ型ドーピングおよびｐ型ドーピングのうちの第１のタイプのドーピングを有する第１の半導体材料から作られ、第２の部分は、ｎ型ドーピングおよびｐ型ドーピングのうちの第２のタイプのドーピングを有する第２の半導体材料から作られ、第２のタイプのドーピングは、第１のタイプのドーピングとは異なり、第１の部分および第２の部分は、互いに接触しており、第１の部分の中に空乏領域を含むｐ／ｎ接合を形成し、第１の接点は、第１の部分に電気的に接続され、第２の接点は、第２の部分に電気的に接続され、第１の接点および第２の接点は、第１の接点と第２の接点との間に電圧が印加されると空乏領域の寸法がその電圧の値に依存するように構成され、
第２の部分のドーパントに対してイオン化エネルギーが規定され、イオン化エネルギーは、ｎ型の材料にとってドーパントのエネルギーレベルと伝導帯のエネルギーレベルとの間のエネルギーの差分であり、ｐ型の材料にとって価電子帯のエネルギーレベルとドーパントのエネルギーレベルとの間のエネルギーの差分であり、
光電子デバイスは、第２の部分のドーパントのイオン化エネルギー以上の光子エネルギーを有する電磁放射を生成し放射を用いて第２の部分を照射するように構成された放出器をさらに含む。

【0009】

有利であるが必須ではない実施形態によれば、デバイスは、単独で採用されるかまたは技術的に可能なすべての組合せに従って、以下の特徴のうちの１つまたは複数を有する。
－ 光子エネルギーは、第２の部分のバンドギャップ値よりも厳密に小さく、バンドギャップ値は、第２の部分の伝導帯と価電子帯との間のエネルギーの差分である。
－ デバイスは、第２の部分の中のキャリアの熱エネルギーがイオン化エネルギーの１／１０以下となるような値に第２の部分の温度を維持するように構成された温度調整器をさらに含む。
－ デバイスは、放出器による放射の生成を制御し、放射を用いて第２の部分が照射される間、第１の接点と第２の接点との間の電圧の値を修正するように構成された、コントローラをさらに含む。
－ 光電子デバイスは、トランジスタであり第３の電気接点をさらに含み、第３の電気接点は第１の部分に電気的に接続され、第１の接点はソースであり、第２の接点はゲートであり、第３の接点はトランジスタのドレインであり、第１の接点および第２の接点は、第１の接点と第２の接点との間の電圧の所与の値に対して、空乏領域が第１の接点と第３の接点との間の、第１の部分の中の電荷キャリアの通過を阻止するように構成される。
－ イオン化エネルギーは、０．４電子ボルト以上、特に１電子ボルト以上、特に１．５電子ボルト以上である。
－ 第２の材料はダイヤモンドである。
－ デバイスは、第１の部分の中に少なくとも１つのＮＶ中心を含み、第１の接点および第２の接点は、第１の接点と第２の接点との間の電圧の第１の値に対して空乏領域がＮＶ中心を含み、かつ電圧の第２の値に対して空乏領域がＮＶ中心を含まないように構成される。

【0010】

上記で説明したような光電子デバイスを含む単一光子生成器も提案される。

【0011】

上記で説明したような少なくとも１つのトランジスタを含むメモリも提案され、メモリは、トランジスタのオン状態またはオフ状態の形態で少なくとも１つの情報を記憶するように構成される。

【0012】

上記で説明したような少なくとも１つのトランジスタを含む時間マルチプレクサも提案される。

【0013】

上記で説明したようなマルチプレクサおよび／または上記で説明したような少なくとも１つのトランジスタを含む、人間または動物の体の中に注入されるのに適したインプラントも提案される。

【0014】

第１の部分、第２の部分、第１の接点、および第２の接点を含む光電子デバイスを動作させるための方法も提案され、第１の部分は、ｎ型ドーピングおよびｐ型ドーピングのうちの第１のタイプのドーピングを有する第１の半導体材料から作られ、第２の部分は、ｎ型ドーピングおよびｐ型ドーピングのうちの第２のタイプのドーピングを有する第２の半導体材料から作られ、第２のタイプのドーピングは、第１のタイプのドーピングとは異なり、第１の部分および第２の部分は、互いに接触しており、第１の部分の中に空乏領域を含むｐ／ｎ接合を形成し、第１の接点は、第１の部分に電気的に接続され、第２の接点は、第２の部分に電気的に接続され、
第２の部分のドーパントに対してイオン化エネルギーが規定され、イオン化エネルギーは、ｎ型の材料にとってドーパントのエネルギーレベルと伝導帯のエネルギーレベルとの間のエネルギーの差分であり、ｐ型の材料にとって価電子帯のエネルギーレベルとドーパントのエネルギーレベルとの間のエネルギーの差分であり、方法は、その間に第１の接点と第２の接点との間の電圧が第１の値を有し空乏領域が初期寸法を有する第１のステップを含み、
方法は、
－ 第２の部分のドーパントのイオン化エネルギーよりも大きい光子エネルギーを有する電磁放射を用いて第２の部分を照射するステップ、および第２の部分が照射される間、電圧を第１の値から第２の値に修正するステップと、
－ 電圧の値の修正に応答して空乏領域の寸法を修正するステップと、
－ 照射を停止するステップと、
－ 照射がない場合に電圧を第２の値から第１の値に修正するステップであって、空乏領域の寸法が変更されないままである、ステップと、
－ 放射を用いて第２の部分を照射するステップであって、電圧が第１の値を有する、ステップ、およびそれに応答して空乏領域の寸法を初期寸法に修正するステップとを含む。

【0015】

単に非限定的な例として与えられ添付の図面に関して行われる以下の説明を読むと、本発明の特徴および利点が見えてくる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明によるデバイスの一例の図である。

【図2】図１のデバイスによって実施される方法のステップのフローチャートである。

【図3】図２の方法の間のデバイスのいくつかのパラメータの変化を示す１組のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

光電子デバイス１０の第１の例が図１に示される。

【0018】

デバイス１０は、たとえば、メモリ、インプラント、パワー電子デバイス、または通信装置もしくは暗号化装置などの装置を形成する、デバイス１０のセットのうちのデバイス１０である。

【0019】

光電子デバイス１０は、第１の部分１５、第２の部分２０、第１の接点２５、第２の接点３０、第３の接点３５、放出器４０、コントローラ４５、および随意に温度調整器５０を含む。

【0020】

光電子デバイス１０の第１の例は、たとえば、トランジスタである。

【0021】

第１の部分１５は、たとえば、平行六面体である。

【0022】

第１の部分１５は、第１の端部５５と第２の端部６０との間で拡張の方向ＤＥに延在する。

【0023】

第１の部分１５は、たとえば、拡張の方向ＤＥに垂直な平面、すなわち、断面を有し、その表面面積は０．１平方ミリメートル（ｍｍ^２）以下である。

【0024】

第１の部分１５は、たとえば、基板６５の法線方向Ｄに垂直な面によって担持される層である。

【0025】

第１の部分１５は、たとえば、拡張の方向ＤＥに垂直な第１の方向、特に法線方向Ｄにおける、１０ナノメートル（ｎｍ）と１０マイクロメートル（μｍ）との間の厚さ、および／または１μｍと１センチメートル（ｃｍ）との間の、第１の方向および拡張の方向ＤＥに垂直な第２の方向における幅を有する。

【0026】

第１の部分１５は、たとえば、第１の部分１５の第１の面６７および第２の面６８によって法線方向Ｄにおいて画定される。

【0027】

第１の面６７は基板６５と接触している。

【0028】

第２の面６８は第２の部分２０と接触している。

【0029】

第１の部分１５は第１の半導体材料から作られている。

【0030】

半導体材料は、０よりも厳密に大きく８電子ボルト（ｅＶ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｖｏｌｔ）以下、特に６．５ｅＶ以下のバンドギャップ値を有する材料である。

【0031】

「バンドギャップ値」という表現は、材料の価電子帯と伝導帯との間のバンドギャップの値であるものとして理解されるものとする。

【0032】

価電子帯は、材料の中の電子に対して許容されるエネルギー帯のうちの、２０ケルビン（Ｋ：Ｋｅｌｖｉｎ）以下の温度において完全に充填される間に最も高いエネルギーを有するバンドであるものとして定義される。

【0033】

各価電子帯に対して第１のエネルギーレベルが規定される。第１のエネルギーレベルは、価電子帯の最も高いエネルギーレベルである。

【0034】

伝導帯は、材料の中の電子に対して許容されるエネルギー帯のうちの、２０Ｋ以下の温度において完全に充填されるとは限らない間に最も低いエネルギーを有するバンドであるものとして定義される。

【0035】

各伝導帯に対して第２のエネルギーレベルが規定される。第２のエネルギーレベルは、伝導帯の最も低いエネルギーレベルである。

【0036】

したがって、各バンドギャップ値は、材料の第１のエネルギーレベルと第２のエネルギーレベルとの間で測定される。

【0037】

直接バンドギャップを有する半導体は、半導体材料の一例を構成する。伝導帯の最小値および価電子帯の最大値が電荷キャリアの同じ値の運動量に対応するとき、材料は「直接バンドギャップ」を有するものと見なされる。伝導帯の最小値および価電子帯の最大値が電荷キャリアの異なる値の運動量に対応するとき、材料は「間接バンドギャップ」を有するものと見なされる。

【0038】

各半導体材料は、たとえば、ＩＩＩ－Ｖ半導体、特にＩＩＩ元素の窒化物、ＩＩ－ＶＩ半導体、またはＩＶ－ＩＶ半導体によって形成されるセットから選ばれやすい。

【0039】

ＩＩＩ－Ｖ半導体は、具体的には、ＩｎＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＡｓ、およびそれらの合金、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＡｌＰ、およびそれらの合金、ならびにＩＩＩ元素の窒化物を含み、ＩＩＩ元素の窒化物は、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、およびＡｌＧａＮまたはＩｎＧａＮのようなそれらの合金である。

【0040】

ＩＩ－ＶＩ半導体は、具体的には、ＣｄＴｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳｅ、ＨｇＳｅ、およびそれらの合金を含む。

【0041】

ＩＶ－ＩＶ半導体は、具体的には、ダイヤモンド、Ｓｉ、Ｇｅ、およびそれらの合金、特にＳｉＣを含む、いくつかの形態のＣ炭素を含む。

【0042】

第１の材料は、たとえば、３ｅＶ以上の、特に５ｅＶ以上のバンドギャップを有する。

【0043】

第１の材料は、たとえば、ダイヤモンドである。

【0044】

代替として、第１の材料は、たとえば、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｇａ_２Ｏ_３、ＭｇＧａ_２Ｏ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｎＳｉＮ_２、ＡｌＧａＩｎＮ、ＭｇＳｉＮ_２、もしくはＺｎＯ、またはこれらの材料のうちのいくつかの合金である。

【0045】

第１の材料は、第１のタイプのドーピングを有する。

【0046】

第１のタイプのドーピングは、ｐ型ドーピングおよびｎ型ドーピングから選ばれる。たとえば、第１のタイプのドーピングはｐ型ドーピングである。

【0047】

ドーピングとは、材料の中の、自由電荷キャリアを与える不純物の存在として定義される。不純物は、たとえば、材料の中に自然には存在しない元素の原子である。

【0048】

ドープされていない材料に対して不純物が材料の中の正孔の密度を大きくするとき、ドーピングはｐ型のドーピングである。たとえば、ダイヤモンドは、ホウ素（Ｂ）の原子を加えることによってｐドープされる。

【0049】

ドープされていない材料に対して不純物が材料の中の自由電子の密度を大きくするとき、ドーピングはｎ型のドーピングである。たとえば、ダイヤモンドは、窒素（Ｎ）またはリン（Ｐ）の原子を加えることによってｎドープされる。

【0050】

第１の材料は、たとえば、ダイヤモンドの中へのホウ素原子の挿入によってドープされる。

【0051】

第１の材料は、たとえば、立方センチメートル当り１０^１４（ｃｍ^－３）以上の、特に１０^１７ｃｍ^－３以上の、特に２．１０^１７ｃｍ^－３に等しい密度のドーパントを有する。しかしながら、第１の部分のドーパントの密度は変えることが可能である。

【0052】

第２の部分２０は、第２の半導体材料から作られている。

【0053】

一般に、第２の材料は、具体的には、ドーピングを除いて第１の材料と同一である。

【0054】

第２の材料は、ｐ型ドーピングおよびｎ型ドーピングのうちの、第１のタイプのドーピングとは異なる第２のタイプのドーピングを有する。たとえば、第２のタイプのドーピングはｎ型ドーピングである。

【0055】

第２の材料は、たとえば、ドーピングのタイプを除いて第１の材料と同じ材料である。

【0056】

第２の材料は、たとえば、ダイヤモンドである。

【0057】

第２の材料に対してイオン化エネルギーが規定される。

【0058】

イオン化エネルギーは、第２の材料がｎドープされるとき、バンドギャップの中のドーパントに対応するエネルギーレベルと伝導帯の最下位エネルギーレベルとの間のエネルギーの差分である。

【0059】

第２の材料がｐドープされるとき、イオン化エネルギーは、バンドギャップの中のドーパントに対応するエネルギーレベルと価電子帯の最上位エネルギーレベルとの間のエネルギーの差分である。

【0060】

第２の材料のイオン化エネルギーは、０．４ｅＶ以上、たとえば、１ｅＶ以上、特に１．５ｅＶ以上である。

【0061】

第２の材料がダイヤモンドであるとき、ドーピングは、たとえば、窒素（Ｎ）原子を用いたドーピングであり、その場合、イオン化エネルギーは１．７ｅＶに近い。

【0062】

別の例によれば、ドーピングはリン（Ｐ）原子を用いたドーピングであり、その場合、イオン化エネルギーは１．２ｅＶに近い。

【0063】

以下で明らかになるように、第２の部分２０は、いくつかの環境ではそのドーピングに起因して導電性であるが、他の環境ではそうでない。

【0064】

一般に、価電子帯の電子がｐドーパントによって捕獲される（したがって、価電子帯の中に移動正孔を残す）とき、またはｎドーパントの電子が伝導帯によって捕獲される（それらが自由に移動することになる）とき、ドーピングが電気伝導を可能にするので、ドープされた半導体に対してこのことは事実である。

【0065】

しかしながら、このことに対して、電子がそれらの間で移動する２つの状態の間のエネルギーの差分に等しいエネルギーを、これらの電子が獲得することが必要である。実際には、このエネルギーは従来技術の使用の際の熱エネルギーである。しかしながら、以下で示すように、単に熱以外のエネルギー源が可能である。

【0066】

第２の部分２０は第１の部分１５と接触している。

【0067】

第２の部分２０は、たとえば、第１の部分１５の第２の面６８によって担持される、第２の材料の層である。

【0068】

特に、第２の部分２０および第１の部分１５はｐ／ｎ接合を形成する。

【0069】

ｐ／ｎ接合とは、それぞれ、ｐ型ドーピングおよびｎ型ドーピングを有する、半導体材料の２つの部分の間の界面であるものとして定義される。

【0070】

ｐｎ接合は、特に空乏領域７０を含む。

【0071】

空乏領域７０とは、第１の部分１５と第２の部分２０との間の界面の近くの、第１のタイプのドーパントによってもたらされる自由キャリアと別のタイプのドーパントによってもたらされる自由キャリアとの再結合に起因して、自由電荷キャリアがない、第１の部分１５および／または第２の部分２０の領域である。

【0072】

空乏領域７０は、第１の部分１５の少なくとも一部を含む。空乏領域７０は、第２の部分２０の一部をさらに含む。

【0073】

本質的に知られている方法で、空乏領域７０の拡張は、第１の部分１５および第２の部分２０の各点における電位に依存する。

【0074】

第１の接点２５は、導電性材料またはそのような材料の組立体から作られている。

【0075】

第１の接点２５は、第１の部分１５に電気的に接続される。

【0076】

たとえば、第１の接点２５は、第１の部分１５の面によって（詳細には第２の面６８によって）担持される、金属の１つまたは複数の層によって、たとえば、チタン、白金、および金の層の積層によって形成される。

【0077】

詳細には、第１の接点２５は、第１の端部５５に電気的に接続される。

【0078】

随意に、第１のタイプのドーピングを有し自由キャリアの濃度が第１の部分１５よりも高い第１の材料の一部分が、第１の接点２５と第１の端部５５との間に介在させられる。この部分は、たとえば、５０ナノメートルと３００ナノメートル（ｎｍ）との間の（第１の接点２５と第１の端部５５との間で測定された）厚さを有する。

【0079】

光電子デバイス１０がトランジスタであるとき、第１の接点２５は、たとえば、トランジスタのドレインまたはソース、特にドレインである。

【0080】

第２の接点３０は、第２の部分２０に電気的に接続される。

【0081】

たとえば、第２の接点３０は、第２の部分２０の面によって担持される、金属の１つまたは複数の層によって、たとえば、チタン、白金、および金の層の積層によって形成される。

【0082】

代替として、第２の接点３０は、たとえば、ホウ素がドープされたダイヤモンドの、第２のタイプのドーピングを有する半導体材料から作られている。

【0083】

第２の接点３０は、たとえば、法線方向Ｄにおいて第２の部分２０を画定する第２の部分２０の面によって担持される。

【0084】

第２の部分２０は、第２の接点３０と第１の部分１５との間に介在させられる。

【0085】

光電子デバイス１０がトランジスタであるとき、第２の接点３０は、たとえば、トランジスタのゲートである。

【0086】

第２の接点３０は、詳細には、第１の接点２５と第２の接点３０との間に電圧Ｖ１が課されると空乏領域７０の寸法が電圧Ｖ１の値に依存するように構成される。

【0087】

「寸法」とは、空乏領域７０の拡張の実測値、たとえば、空乏領域７０のボリューム、またはｐｎ接合部の所与の点と空乏領域７０の最も遠い点との間の距離を意味する。

【0088】

たとえば、第２の接点３０および第１の接点２５は、一緒に、第１の部分１５の第２の面６８と法線方向Ｄにおいて第２の面６８から最も遠い空乏領域７０の点との間の距離が第１の接点２５と第２の接点３０との間の電圧Ｖ１の値に依存するように構成される。

【0089】

本質的に知られているそのような効果は「電界効果」と呼ばれ、特に上述のＪＦＥＴのような、いくつかのトランジスタにおいて使用される。

【0090】

詳細には、第２の接点３０および第１の接点２５は、一緒に、これらの２つの接点２５、３０の間の電圧Ｖ１が、以下で「カットオフ値ＶＣ」と呼ばれる既定値に等しいとき、空乏領域７０が第１の接点２５と第３の接点３５との間で第１の部分１５を通る電流の通過を遮断するように構成される。

【0091】

たとえば、電圧Ｖ１がそのカットオフ値ＶＣを有するとき、空乏領域７０は、第１の部分１５の少なくとも１つの区画の中で、第２の面６８から第１の面６７まで拡張する。

【0092】

カットオフ値ＶＣは、たとえば、絶対値が１０ボルト（Ｖ）以上であり、たとえば、４０Ｖに等しい。カットオフ値ＶＣは、たとえば、－１００Ｖと＋１００Ｖとの間にある。

【0093】

このタイプの動作は、具体的には上述のＪＦＥＴタイプのトランジスタの動作である。

【0094】

このことのために、第２の接点３０および第１の接点２５は、詳細には、上記で説明したように、第１の部分１５および第２の部分２０によって形成される組立体の異なる面によって担持される。

【0095】

第３の接点３５は、導電性材料またはそのような材料の組立体から作られている。

【0096】

第３の接点３５は、第１の部分１５に電気的に接続される。

【0097】

たとえば、第３の接点３５は、第１の部分１５の面によって担持される、金属の１つまたは複数の層によって、たとえば、チタン、白金、および金の層の積層によって形成される。

【0098】

詳細には、第３の接点３５は、第２の端部６０に電気的に接続される。

【0099】

随意に、第１のタイプのドーピングを有し自由キャリアの濃度が第１の部分１５よりも高い第１の材料の一部分が、第３の接点３５と第２の端部６０との間に介在させられる。この部分は、たとえば、１００ｎｍと３００ｎｍとの間の（第３の接点３５と第２の端部６０との間で測定された）厚さを有する。

【0100】

光電子デバイス１０がトランジスタであるとき、第３の接点３５は、たとえば、トランジスタのドレインまたはソース、特にソースである。

【0101】

放出器４０は、電磁放射を生成し放射を用いて第２の部分２０を照射するように構成される。

【0102】

放出器４０は、たとえば、発光ダイオード７５および少なくとも１つの第４の電気接点８０を含む。

【0103】

放出器４０は、たとえば、第２の接点３０と同じ、第２の部分２０の面によって担持されるか、または第２の接点３０自体によって担持され、この場合、第２の接点３０は、放射に対して部分的に透過的または完全に透過的である。

【0104】

代替として、たとえば、放出器４０がいくつかのデバイス１０によって共有される場合、または放出器４０によって生成される放射がレンズなどの集束デバイスによって第２の部分２０上に集束されるか、もしくは光ファイバなどの光導体によって第２の部分２０に持ってこられる場合、放出器４０はデバイス１０の残部と接触していない。

【0105】

一般に、放出器４０は、数多くの形態、たとえば、いくつかのデバイス１０によって共有される光源の形態を取ることができ、デバイス１０ごとに、必要な場合、対応するデバイス１０を放射が照射することを阻止するのに適した素子、たとえば、液晶から作られた素子を含む。

【0106】

放出器４０は、詳細には、いくつかのデバイス１０が存在する場合、単一のデバイス１０しか照射しないように構成される。たとえば、隣接するデバイス１０の間に不透明な障壁が配設される。

【0107】

発光ダイオード７５は、ダイオード７５の２つの面の間に、たとえば、放出器４０が第２の接点３０によって担持されるときの第４の接点８０と第２の接点３０との間に電圧が課されると、放射を生成するように構成される。

【0108】

発光ダイオード７５は、たとえば、法線方向Ｄにおいて重畳される層の積層によって形成される平面状のダイオードである。

【0109】

代替として、発光ダイオード７５は、法線方向Ｄに各々が延在するナノ構造のセットによって形成され、各ナノ構造は、たとえば、ナノワイヤまたはナノコラムである。この場合、各ナノ構造は、たとえば、発光ダイオード構造、詳細には、第２のタイプのドーピングを有するベース、第１のタイプを有する上部、およびベースと上部との間に介在させられる中間部分を有し、放射を生成するように構成される。

【0110】

放射は光子エネルギーを有する。光子エネルギーは、放射の光子のエネルギーであるものとして定義される。

【0111】

詳細には、光子エネルギーは、放射の最大個数の光子が有するエネルギー、言い換えれば、光子エネルギーによる放射の光強度を表す曲線のピークの最上位に対応するエネルギーであるものとして定義される。

【0112】

放射の光子エネルギーは、第２の部分のイオン化エネルギー以上である。

【0113】

詳細には、光子エネルギーは、第２の材料のバンドギャップの値よりも厳密に小さい。

【0114】

光子エネルギーは、たとえば、１．７ｅＶと３．３ｅＶとの間、特に２．６ｅＶと３．３ｅＶとの間にある。この場合、放射は青色または紫色の放射である。

【0115】

放射は、たとえば、基板６５の方向における発光ダイオード７５から法線方向Ｄに伝搬する。

【0116】

放射は、たとえば、平方センチメートル当り１ミリワットと平方センチメートル当り１０ワットとの間の、たとえば、平方センチメートル当り１１ミリワットに等しい光子電力Ｐを有する。

【0117】

コントローラ４５は、第１の接点２５と第２の接点３０との間の電圧Ｖ１、第１の接点２５と第３の接点３５との間の電圧Ｖ２、および／または第２の接点３０と第４の接点８０との間の電圧の印加を制御するように構成される。

【0118】

詳細には、コントローラ４５は、放出器４０による放射の生成および放射を用いた第２の部分２０の照射を制御するように構成される。

【0119】

コントローラ４５および／または温度調整器５０は、たとえば、いくつかのデバイス１０によって共有される。可能な実施形態によれば、単一のコントローラ４５は、たとえば、各デバイス１０を制御すること、特にデバイスの各々の電圧Ｖ１およびＶ２ならびに様々な放出器４０を制御することに適している。

【0120】

随意である温度調整器５０は、少なくとも第２の部分２０、たとえば、デバイス１０のすべてを、設定された温度に維持するように構成される。

【0121】

詳細には、温度調整器５０は、第２の部分２０の中の自由キャリアの熱エネルギーが第２の部分２０のイオン化エネルギーの１／１０以下となるような温度に第２の部分２０を維持するように構成される。

【0122】

熱エネルギーは、ボルツマン定数ｋとケルビン単位での温度との積に比例する。ボルツマン定数ｋは、ケルビン当り１．３８０６４９×１０^－２３ジュールに等しい。

【0123】

たとえば、温度調整器５０は、ボルツマン定数と温度との積がイオン化エネルギーの１／１０以下となるような値に温度を維持するために設けられる。

【0124】

ここで、第１の例の動作が図２および図３を参照しながら説明される。

【0125】

図２は、電子デバイス１０を動作させるための方法のステップのフローチャートを示す。

【0126】

図３は、方法の実施中、放射の光子電力Ｐ、接点２５と３０との間の電圧Ｖ１、および接点２５と３０との間を循環する電流の電流密度Ｉの値の変化を示す。

【0127】

方法は、初期ステップ１００、第１の照射ステップ１１０、第１の修正ステップ１２０、停止ステップ１３０、第２の修正ステップ１４０、および第２の照射ステップ１５０を含む。

【0128】

初期ステップ１００の間、第１の接点２５と第２の接点３０との間の電圧Ｖ１は初期値に等しく、後者は、たとえば、０ボルトである。その上、放出器４０によって放射が放出されない。

【0129】

初期ステップ１００の間、空乏領域７０は最小寸法を有する。たとえば、初期ステップ１００は、以下で見られるように、電圧Ｖ１が初期値に等しかった間、放射によって第２の部分２０が照射されたステップによって先行された。

【0130】

電圧Ｖ１がその初期値を有し第２の部分２０が導電性であるとき、たとえば、第２の部分２０の温度が、放射がない場合に第２の部分２０の中の自由キャリアの濃度が１０^１０ｃｍ^－３以上となるのに十分であるとき、またはこの温度未満で、放射によって第２の部分２０が照射されるとき、空乏領域７０の最小寸法はそれの寸法である。

【0131】

空乏領域７０は、図１ではその最小寸法で記号的に示される。

【0132】

空乏領域７０がその最小寸法を有するとき、空乏領域７０は、第１の接点１５と第３の接点３５との間で第１の部分１５を通る電流の通過を可能にする。

【0133】

したがって、初期ステップ１００の間、ソース３５とドレイン２５との間またはその逆に循環する電流に対して第１の部分１５が導電性であるので、トランジスタ１０は「オン」状態にある。

【0134】

ここで説明する方法例では、コントローラ４５によって第１の接点２５と第３の接点３５との間に－４０Ｖと４０Ｖとの間の電圧Ｖ２が印加される。したがって、電流は第１の接点２５と第３の接点３５との間で循環する。

【0135】

初期ステップ１００の間のデバイス１０の構成が、図３の中で矢印２００によって示される。電流密度Ｉは、特にミリメートル当り０．１ミリアンペア（ｍＡ／ｍｍ）に等しいが、この電流密度は電圧Ｖ２に従って変わる場合がある。

【0136】

第１の照射ステップ１１０の間、第２の部分２０が放射を用いて照射される。

【0137】

たとえば、コントローラ４５は、放出器４０による放射の生成を引き起こすように放出器４０に電気的に電力供給する。

【0138】

第１の照射ステップ１１０の間、電圧Ｖ１は、初期値からカットオフ値ＶＣにコントローラ４５によって修正される。

【0139】

詳細には、第１のステップ１１０の間、その間に電圧Ｖ１がカットオフ値ＶＣを有し第２の部分２０が放射を用いて照射される少なくとも１つの時間間隔がある。この時間間隔は、１ナノ秒（ｎｓ）以上の、たとえば、１０ｎｓと１００マイクロ秒（μｓ）との間の持続時間を有する。

【0140】

たとえば、電圧Ｖ１は、第１の部分２０が放射を用いて照射される前、カットオフ値ＶＣに維持される。代替として、照射は電圧Ｖ１の値の修正の前に開始する。

【0141】

照射が開始する前に電圧Ｖ１の修正が行われる場合には、照射が開始する前に空乏領域７０の拡張が変化しないことに留意されたい。

【0142】

実際、空乏領域のサイズは、ｐｎ接合の中で移動して再結合するための両方のタイプ（正孔および自由電子）の自由キャリアの容量に依存し、そのことは、著しい数量での自由キャリアがない空乏領域７０をもたらす。

【0143】

本事例では、第２の部分２０の温度が、キャリアにとって利用可能な熱エネルギーがイオン化エネルギーよりも明らかに小さいようなものであるので、極めて少数のドーパントしか熱イオン化されることが可能でなく、したがって、それらのキャリアを解放できるので、極めて少数の自由キャリアが自然にそこに存在する。したがって、２つの接点２５、３０によって引き起こされる電界効果、およびそれらの間の電圧Ｖ１が、空乏領域７０の寸法を大きくする傾向があるはずであるにもかかわらず、このことは実際には起こらない。

【0144】

第１の修正ステップ１２０は、その間に第２の部分２０が照射され電圧Ｖ１がカットオフ値ＶＣを有する時間間隔中に行われる。

【0145】

この時間間隔は図３の中で認識でき、矢印２１０によって示される。

【0146】

放射がイオン化エネルギー以上の光子エネルギーを有するので、ドーパントは、放射の一部を吸収することによってイオン化され、したがって、第２の部分２０の中の自由キャリアを解放する。

【0147】

したがって、放射を用いた照射、ならびにそのカットオフ値ＶＣにおける第２の電圧Ｖ１の存在は、空乏領域７０の拡張の修正につながる。

【0148】

詳細には、空乏領域７０が第１の接点２５と第３の接点３５との間の電流の通過をカットオフするまで、空乏領域７０の寸法のうちの少なくとも１つは大きくなる。したがって、トランジスタはオフである。その結果として、測定される電流密度Ｉは初期ステップに対して大幅に小さくなり、ほぼ１０^－７ｍＡ／ｍｍである。

【0149】

詳細には、空乏領域は、電圧Ｖ１および照射の影響下で、第２の面６８から第１の面６７まで拡張する。

【0150】

停止ステップ１３０の間、照射は停止される。たとえば、コントローラ４５が、放出器４０に電気的に電力供給することを停止する。

【0151】

照射の停止は、それのドーパントが今やイオン化されるのに不十分な熱エネルギーしか当てにできないので、もう一度第２の部分２０を電気的に絶縁させる。

【0152】

照射の停止は、図３の中で矢印２２０によって示される。

【0153】

第２の修正ステップ１４０の間、電圧Ｖ１はそのカットオフ値からその初期値に修正される。

【0154】

照射がない場合に第２の部分２０が電気的に絶縁しているので、空乏領域７０はその最大寸法にとどまり、したがって、第１の接点２５と第３の接点３５との間の電流の通過を阻止する。

【0155】

このことは、図３の中で矢印２３０によって示される領域の中で認識でき、ここで、初期ステップ１００におけるように、電圧Ｖ１がヌルであり照射が存在しないが、測定される電流密度Ｉは、初期ステップ１００の中にあるものよりも小さい、ほぼ６桁の大きさにとどまる（矢印２００を参照）。

【0156】

第２の照射ステップ１５０の間、第２の部分２０は放射を用いて照射され、電圧Ｖ１はその初期値にとどまる。

【0157】

放射による第２の部分２０のドーパントのイオン化は、そのように空乏領域７０の寸法の修正につながる。

【0158】

詳細には、空乏領域７０の寸法はその初期値（すなわち、初期ステップ１００の間の値）に戻る。したがって、電流はもう一度電圧Ｖ２の影響下で第１の接点２５と第３の接点３５との間で循環することができる。このことは、図３の中の矢印２４０において見られ、電流密度Ｉがその初期レベルに戻る。

【0159】

ステップ１００～１５０は、たとえば、デバイス１０の動作中に必要である限り繰り返される。

【0160】

本発明を介して、空乏領域７０の寸法は、電圧Ｖ１の値とは無関係に、第２の部分２０が放射を用いて照射されるときにしか修正されない。

【0161】

したがって、デバイス１０は、不安定でない方式でその２つの（空乏領域７０の２つの寸法に対応する）状態の間で切り替わる。

【0162】

具体的には、本発明者は、２９７Ｋにおいて４８時間にわたって、電圧Ｖ１が０に等しくても、照射がない場合にトランジスタがそのオフ状態にとどまり、照射の開始が電流の大きさの４桁を超える増大につながることを測定することができた。３７３Ｋにおいて、１時間後、第２の部分２０が照射されると、大きさの３桁を超える差分が観測される。

【0163】

詳細には、デバイス１０は、電圧がない場合（すなわち、Ｖ１が０に等しいとき）でも、その状態の各々の中にとどまる。電圧Ｖ１の値は、事実上、第２の部分２０が照射されるときにしか、いかなる重要性も有しない。

【0164】

その結果、そのとき、少なくとも放射を生成し、必要な場合、接点２５と３０との間に、そのカットオフ値ＶＣを有する電圧Ｖ１を印加することが必要であるので、ある状態から他の状態にデバイスを切り替えることが望まれるとき、デバイス１０は（たとえば、随意の電圧Ｖ２以外に）電源を必要とするにすぎない。

【0165】

したがって、デバイス１０のエネルギー消費が小さくなる。

【0166】

本発明が、詳細には、熱エネルギー単独の影響下でこの温度において第２の部分２０が導電性であることを阻止する、デバイス１０の動作温度と第２の部分２０のイオン化エネルギーとの間の組合せの選択にあることに留意されたい。言い換えれば、第２の部分のドーピングは、所望の動作温度において放射がない場合に機能するには深すぎる。したがって、そのようなドーピングは、放出器がない従来技術のデバイスにおいて、当業者にとって無用かつ非効率と見なされることになる。

【0167】

光子エネルギーが第２の部分２０のバンドギャップの値よりも厳密に小さい場合、ドーパントだけが放射を吸収し、光子エネルギーは、後者によってほとんど吸収されないので第２の部分をそのように深く照射することができる。放出される放射の強度はそのように小さく、エネルギー消費が小さくなる。

【0168】

温度調整器５０の存在は、ドーパントがわずかにしか熱イオン化されない温度に第２の部分２０を維持し、したがって、幅広い可能な半導体材料を使用することを可能にする。

【0169】

イオン化エネルギーが０．４ｅＶ以上であるとき、周囲温度（ほぼ２０～３０°Ｃ）において第２の部分２０のドーパントがごくわずかにしかイオン化されないので、デバイス１０は温度調整器５０を有しないことが可能である。

【0170】

特にダイヤモンドは、極めて広いバンドギャップを有し、したがって、高いイオン化エネルギーを有するドーパント、具体的には、そのイオン化エネルギーが１．７ｅＶである窒素、またはそのイオン化エネルギーが１．２ｅＶであるリンの選択を可能にする。

【0171】

そのようなデバイス１０、特にそのようなトランジスタは、たとえば、メモリの中で、たとえば、トランジスタのオン状態またはオフ状態の形態で（たとえば、オンのトランジスタが値「０」を示しオフのトランジスタが状態「１」を、またはその逆を示す）、状態メモリの中に記憶される情報にとって有利に使用可能である。

【0172】

低消費のトランジスタ１０は、詳細には、たとえば、メモリまたはマルチプレクサの、患者または動物の体の中、たとえば、脳の中に注入されることが意図されるインプラントの、モジュールの一部を形成することにそれらを適合させる。

【0173】

たとえば、様々な電極を情報処理モジュールに接続する時間マルチプレクサを作成するためにトランジスタ１０を使用すると、このマルチプレクサは、電極と処理モジュールとの間で交換される信号の多重化を可能にするように、様々な電極を情報処理モジュールに連続的に接続するように設けられる。

【0174】

具体的には、ダイヤモンドは生体適合性材料であり、したがって、たとえば、体液と接触しているデバイス１０の配置がそのように患者にもデバイス１０の動作にも損傷を与えていないことになるので、特にそのような埋め込みに適合されることになる。

【0175】

トランジスタ１０の形態でのデバイス１０の一例が図面に示され上記で説明されているが、本発明が他のタイプのデバイス１０に適用され得ることは当業者にとって明らかである。詳細には、空乏領域の拡張の修正は、必ずしも電流の通過を可能にするかまたは遮断するために使用されるとは限らない。

【0176】

たとえば、デバイス１０は単一光子生成器であり、第１の部分１５の中にＸＶ中心を含む。

【0177】

これらの欠陥は、結晶格子の中の炭素原子にとって代用可能な原子（Ｘ）によって形成され、隣接する空孔（空孔を表すＶ）と結合される。Ｘは、炭素原子にとって代用可能な原子（たとえば、Ｎ、Ｓｉ、Ｓｎなど）の包括的なシンボルである。

【0178】

そのような中心は、それらの電荷に従っていくつかの状態を有することができる。詳細には、それらの状態は、局所的なフェルミレベルに従って変わることができ、したがって、ＸＶ中心が空乏領域７０に位置するか否かに従って修正され得る。

【0179】

ＸＶ中心の励起を介して、特に量子通信または暗号法のための使用を有する単一光子の放出を取得することが可能である。

【0180】

ＮＶ中心は、たとえば、接地状態から励起状態への遷移を実行するために、可視光源によって光学的に励起されるように設けられる。ＮＶ^－中心のルミネセンスの光信号の強度は、温度、結晶の変形、ならびに磁界および電界などの、外側の擾乱に敏感である。ルミネセンスの強度は、周囲温度におけるこれらの物理値のうちの１つを測定するために定量的に使用され得る。ＮＶ^－中心は、フェルミレベルを修正することによってＮＶ^０中心から取得されることが可能であり、そのことは本発明を介して不安定でない方式で実行される。

【0181】

デバイス１０の場合には、接点２５および３０は、放射２０がある場合に、電圧Ｖ１がその初期値を有するときにＸＶ中心が空乏領域７０の外側に位置し、電圧Ｖ１がカットオフ値ＶＣを有するときにＸＶ中心が空乏領域７０の中に含まれるように構成される。

【0182】

したがって、ＸＶ中心の状態、特にその電荷状態は、放射が第２の部分２０を照射するときに、電圧Ｖ１を制御することによって修正され、電圧Ｖ１の値にかかわらず放射がない場合に変更されずに保たれる。

【0183】

トランジスタの場合のように、このことは従来技術の単一光子生成器に対してエネルギー消費の低減をもたらす。

【0184】

このタイプの単一光子生成器は、たとえば、第３の接点３５がないことに留意されたい。

【0185】

別の可能な代替形態によれば、デバイス１０は、ＭＯＳＦＥＴタイプ、特に反転を介して動作するＭＯＳＦＥＴのトランジスタであり、第１の部分１５はトランジスタを担持する基板の一部分である。したがって、空乏領域の拡張は、不安定でない方式で基板を偏極させること、したがって、ドレインとソースとの間の伝導チャネルがそれに対して出現するしきい値電圧を修正することを可能にする。

【0186】

デバイス１０の幾何形状が変化することが可能であることにも留意されたい。たとえば、複数の第２の部分２０が存在することが可能であり、これらの第２の部分は各々、対応する第２の接点３０に接続され、第２の接点３０は、たとえば、同じ電位を有するように互いに電気的に接続される。この場合、第１の部分１５は、たとえば、いくつかの第２の部分２０の間に介在させられ、その結果、第２の部分２０の空乏領域７０は、電圧Ｖ１がカットオフ値ＶＣを有するとき、それらが合併し、したがって、第１の部分１５の区画全体にわたって接点２５と３５との間の電流の通過への障壁を形成するまで、互いに向かって拡張する。

【0187】

別の代替形態によれば、第２の部分２０は、第１の部分１５を担持する基板の一部分または全体であり、したがって、接点３０は、たとえば、第１の部分１５を担持する面に対向する、基板の面上に配設される。

【符号の説明】

【0188】

１０ 光電子デバイス
１５ 第１の部分
２０ 第２の部分
２５ 第１の接点
３０ 第２の接点
３５ 第３の接点
４０ 放出器
４５ コントローラ
５０ 温度調整器
５５ 第１の端部
６０ 第２の端部
６５ 基板
６７ 第１の面
６８ 第２の面
７０ 空乏領域
７５ 発光ダイオード
８０ 第４の接点

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】