发明创造名称：半导体太赫兹波光调制器
外观设计名称：
决定号：195587
决定日：2019-11-20
委内编号：1F272515
优先权日：
申请（专利）号：201510498153.8
申请日：2015-08-14
复审请求人：电子科技大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：杨艳
合议组组长：徐晓亚
参审员：任志伟
国际分类号：G02F1/01
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，而这些区别技术特征或者在该对比文件的其他技术方案中公开或者是本领域常用的技术手段，并且该权利要求的技术方案并没有由于这些区别技术特征而具有预料不到的技术效果，则该项权利要求相对于上述这些对比文件不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510498153.8，名称为“半导体太赫兹波光调制器”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为电子科技大学。本申请的申请日为2015年08月14日，公开日为2015年11月11日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年10月24日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定中引用如下2篇对比文件：
对比文件1：CN103487953A，公开日期为2014年01月01日；
对比文件3：Spatial Terahertz Modulator，Zhenwei Xie等，SCIENTIFIC REPORTS，第3卷，第1-3页，公开日期为2013年11月26日。
在审查过程中还引用了以下对比文件：
对比文件2：CN101551568A，公开日期为2009年10月07日。
驳回决定所依据的文本为申请人于2015年08月14日提交的说明书第1-28段、说明书附图图1-6、说明书摘要、摘要附图以及于2018年09月07日提交的权利要求第1-4项。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 半导体太赫兹波光调制器，包括半导体，其特征在于，在所述半导体的受光面上分散设置有金属纳米颗粒，所述金属纳米颗粒的粒径为1～100nm，相邻颗粒间距1～5nm；所述金金属纳米颗粒单层排布于半导体的受光面上；所述金属纳米颗粒的表面带有表面活性剂；所述金属纳米颗粒的材质为金或银。
2. 如权利要求1所述的半导体太赫兹波光调制器，其特征在于，所述金属颗粒的粒径为6nm，间距2nm。
3. 如权利要求1所述的半导体太赫兹波光调制器，其特征在于，所述半导体为硅。
4. 如权利要求1所述的半导体太赫兹波光调制器，其特征在于，所述金属纳米颗粒均匀排布于半导体的受光面上。”
驳回决定认为：权利要求1与对比文件1公开的内容相比，区别技术特征在于：1.本申请中是半导体；2.金属纳米颗粒相邻颗粒间距为1~5nm；3.金属纳米颗粒的表面带有表面活性剂；4金属纳米颗粒为银。上述区别技术特征，或被对比文件1的另一方案公开；或为本领域的常规技术手段，因此该权利要求请求保护的技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2-4的附加技术特征或被对比文件1公开，或为本领域的常规技术手段，因而也不具备创造性。
驳回决定中还指出权利要求1与对比文件3公开的内容相比，区别技术特征在于：1.在半导体的受光面上分散设置有金属纳米颗粒；2.金属纳米颗粒的粒径为1~100nm，相邻颗粒间距为1~5nm；3.金属纳米颗粒的表面带有表面活性剂；4.金属纳米颗粒为银。上述区别技术特征，或被对比文件1公开；或为本领域的常规技术手段，因此该权利要求请求保护的技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2-4的附加技术特征或被对比文件1或3公开，或为本领域的常规技术手段，因而也不具备创造性。
申请人电子科技大学（下称复审请求人）对上述驳回决定不服,于2019年01月23日向国家知识产权局提出了复审请求，同时提交了权利要求书的全文修改替换页。具体为将原权利要求2、3的附加技术特征补入到原权利要求1中，复审请求时提交的修改后的权利要求书如下：
“1. 半导体太赫兹波光调制器，包括半导体，其特征在于，在所述半导体的受光面上分散设置有金属纳米颗粒，所述金属纳米颗粒的粒径为1～100nm，相邻颗粒间距1～5nm；所述金金属纳米颗粒单层排布于半导体的受光面上；所述金属纳米颗粒的表面带有表面活性剂；所述金属纳米颗粒的材质为金或银；
所述金属颗粒的粒径为6nm，间距2nm，所述半导体为硅。
2. 如权利要求1所述的半导体太赫兹波光调制器，其特征在于，所述金属纳米颗粒均匀排布于半导体的受光面上。”
复审请求人认为：（1）对比文件1中的纳米金颗粒层薄膜最开始包裹有聚甲基丙烯酸甲酯，但是最后用去离子水洗掉，相当于在后续的太赫兹波调制过程中纳米金的表面无任何覆盖物，表面活性剂无法持续保护及隔离各个纳米金颗粒，导致纳米金颗粒产生聚合，形成粒径较大的金颗粒，这样的金颗粒虽然能够调制太赫兹波，但是当太赫兹波穿过石墨烯以后，会大大加大太赫兹波的衰减幅度。（2）对比文件1 并未公开本申请的相邻颗粒间的间距，对比文件1中由于纳米金颗粒外部包裹的表面活性剂最后用去离子水冲掉，相当于外部无任何隔离物质，即使对比文件1设置了固定的颗粒间距，在后续的调制过程中由于金属颗粒不断运动，并且颗粒外部无表面活性剂，纳米金颗粒很容易聚团，无法维持之前设置的间距，影响太赫兹波的调制效果；（3）对比文件1采用石墨烯吸收纳米金颗粒层传递的光子，虽然石墨烯的导电性远强于半导体硅，但造价成本太高，制备技术还不是很成熟并且具有一定的缺陷，限制了石墨烯的广泛应用，并且随着导电能力的增加，材料透射太赫兹波的强度降低，因此石墨烯相较于半导体硅的性价比比较低。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年02月03日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为修改后的权利要求1-2仍然不具备创造性，因而坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。合议组于2019年07月19日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1与对比文件1背景技术公开的技术方案相比，区别技术特征在于：在硅半导体的受光面上分散设置有金属纳米颗粒，金属纳米颗粒的粒径为1-100nm（进一步限定为6nm），相邻颗粒间距为1-5nm（进一步限定为2nm）；金属钠米颗粒单层排布于硅半导体的受光面上；金属纳米颗粒的表面带有表面活性剂；金属纳米颗粒的材质为金或银。上述区别技术特征或被对比文件1在发明内容部分公开或为本领域的常用技术手段，因此该权利要求请求保护的技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2的附加技术特征被对比文件1公开，因而也不具备创造性。
复审请求人于2019年08月28日提交了意见陈述书，未修改申请文件。
复审请求人认为：（1）对比文件1中的纳米金颗粒层薄膜最开始包裹有聚甲基丙烯酸甲酯，但是最后用去离子水洗掉，相当于在后续的太赫兹波调制过程中纳米金的表面无任何保护膜，在之后的调制过程中会不断聚合，形成较大粒径的金属颗粒，使得之后的调制过程中太赫兹波的衰减幅度大大增加；而本发明由于表面活性剂的存在，使金属颗粒之间的间距不会受到影响，太赫兹波的幅度也不会受到影响。（2）对比文件1采用石墨烯吸收纳米金颗粒层传递的光子，虽然石墨烯的导电性远强于半导体硅，但造价成本太高，因此相比本征硅来说，性价比相对较低；且石墨烯对人体可能造成伤害。而本发明采用的半导体材质为本征硅，造价低且容易得到。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
在复审程序中，复审请求人于2019年01月23日提交了权利要求书全文修改替换页，经审查，其中所做的修改符合专利法第33条的规定和专利法实施细则第61条第1款的规定。因此，本复审决定是以复审请求人于2015年08月14日提交的说明书第1-28段、说明书附图图1-6、说明书摘要、摘要附图以及于2019年01月23日提交的权利要求第1-2项为基础作出的。
有关创造性的问题
专利法第22条第3款规定，创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，而这些区别技术特征或者在该对比文件的其他技术方案中公开或者是本领域常用的技术手段，并且该权利要求的技术方案并没有由于这些区别技术特征而具有预料不到的技术效果，则该项权利要求相对于上述这些对比文件不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
就本申请而言，合议组认为：权利要求1-2不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
1）权利要求1请求保护一种半导体太赫兹波光调制器，对比文件1公开了一种全光控太赫兹强度调制器及太赫兹强度调制器，在背景技术中公开了（参见第0002-0003段）：现已有的太赫兹强度调制器主要有两种，电控调制器和光控调制器。目前基于硅等半导体、二氧化钒等相变材料的电控和光控太赫兹强度调制器存在较多缺点。硅半导体和二氧化钒材料中光生载流子的迁移速率慢且光生载流子的寿命时间长，硅半导体和二氧化钒等调制器的调制带宽窄。也就是说，对比文件1公开了基于硅半导体的光控太赫兹强度调制器。
权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1背景技术公开的技术方案相比，区别技术特征在于：在硅半导体的受光面上分散设置有金属纳米颗粒，金属纳米颗粒的粒径为1-100nm（进一步限定为6nm），相邻颗粒间距为1-5nm（进一步限定为2nm）；金属钠米颗粒单层排布于硅半导体的受光面上；金属纳米颗粒的表面带有表面活性剂；金属纳米颗粒的材质为金或银。
基于上述区别技术特征，权利要求1的技术方案实际解决的技术问题是：如何使半导体太赫兹波光调制器在低功率激光下具有较大光调制深度。
对于上述区别技术特征，对比文件1在发明内容部分公开了（参见说明书第[0004]-[0061]段，附图1-3）：针对现有太赫兹强度调制器的调制速度低，光谱范围窄的问题，提出通过纳米金颗粒层增强石墨烯层吸收光子效率，提高光生载流子的密度，进而加强对太赫兹波的吸收，增强调制器的调制效果。具体公开了一种太赫兹强度调制器，包括纳米金颗粒层、石墨烯层、石英基底，在石墨烯层上表面（即受光面上）镀了一层纳米金颗粒。由于石墨烯层对可见光的低吸收效率，所以用纳米金颗粒来提高对泵浦激光的光吸收，从而为石墨烯层提供更多的光子，提高光生载流子的密度，加强对太赫兹波的吸收。其工作原理是，太赫兹波调制器受泵浦光22辐照，纳米金颗粒层中的自由电子同入射的泵浦光发生耦合共振，纳米金颗粒层通过等离子共振将泵浦光的光子传递给石墨烯层，提高石墨烯层的光吸收效率。石墨烯层吸收纳米金颗粒层传递的光生，同时吸收的光子激发石墨烯层产生光生载流子，调节泵浦光的能量强度可以调节石墨烯层的光生载流子浓度，从而控制太赫兹波强度的调制度。纳米金颗粒直径范围3nm-6nm。
由此可见，对比文件1给出了通过纳米金颗粒增强泵浦光（即激光）产生的光子，从而激发更多的光生载流子来增强调制效果的技术启示，因此本领域技术人员为了提高现有硅基光控太赫兹强度调制器的调制深度，增强其调制效果时，有动机将对比文件1发明内容部分公开的纳米金颗粒层应用于硅表面，即在半导体硅的受光面上设置金属纳米颗粒，同样能够激发纳米金颗粒覆盖的硅产生更多的光生载流子，对太赫兹波进行调制，从而达到使半导体太赫兹波光调制器在小功率激光下获得较大调制深度的技术效果。
关于表面活性剂的特征，为了提高纳米金颗粒的分散性，在其表面涂覆表面活性剂以防止纳米颗粒聚合是本领域的常用技术手段；
关于纳米金颗粒之间间距的特征，在太赫兹波调制领域，纳米金颗粒之间的间距太小影响太赫兹波的透过性，纳米金颗粒之间的间距太大，激发的光生载流子会相对减少，显然会影响调制效果，本领域技术人员在兼顾两者的基础上根据实际需要设置纳米金颗粒之间的间距，在对比文件1公开的纳米金颗粒直径范围为3-6nm的基础上，将颗粒之间的间距设定为2nm，也为本领域的常规技术选择，这种选择没有带来意想不到的技术效果。
同时，金属纳米颗粒能够加强光与半导体硅的耦合，颗粒表面等离子体能够将激光汇聚，将金属纳米颗粒具体选择为银材质也是本领域的常规技术选择。
综上所述，在对比文件1背景技术的基础上结合对比文件1的发明内容以及本领域的公知常识得到该权利要求请求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，因此该权利要求请求保护的技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
针对复审请求人在答复复审通知书时的意见陈述，合议组认为：
（1）首先，对比文件1中的聚甲基丙烯酸甲酯的作用并不是表面活性剂，而是为了将金纳米颗粒转移到石墨烯层表面上，因此与本申请的表面活性剂没有可比性；其次，对比文件1的发明内容部分给出的技术启示是通过纳米金颗粒层提高泵浦光的光吸收，从而提供更多的光子，提高光生载流子的密度，加强对太赫兹波的调制，本领域技术人员在现有的硅半导体调制器的基础上，需要提高调制深度的情况下，有动机在硅半导体基体上设置纳米金颗粒层。至于形成纳米金颗粒层的方法，对比文件1采用是物理溅射的方法，本申请是自组装的方法，这两种都是本领域常用的技术手段。本申请中使用表面活性剂是自组装方法中必须的步骤，当不需要表面活性剂存在的情况下也是可以洗去的。而对比文件1物理溅射制备颗粒膜的过程中虽然不需要表面活性剂，但需要防止颗粒团聚时，可以通过在金纳米颗粒膜上覆盖表面活性剂来阻止金纳米颗粒的团聚。也就是说，当需要防止颗粒团聚时，在纳米颗粒层表面涂覆表面活性剂来阻止团聚是本领域技术人员的常用技术手段。因此在对比文件1中的纳米金颗粒层设置在硅半导体表面上时，当需要防止颗粒团聚时，涂覆表面活性剂，维持颗粒间设置的间距如2nm，对于本领域技术人员来说也是容易想到的，不具有预料不到的技术效果。
（2）本申请是在对比文件1的背景技术所述的基于硅半导体的调制器的基础上进行的改进，发明构思是在硅半导体表面形成纳米金颗粒层，该发明构思已经在对比文件1的发明内容部分公开。对比文件1对于背景技术的改进有两点，一是基底采用石墨烯代替硅，二是在石墨烯上设置纳米金颗粒。本申请相当于对比文件1的第二个方面的改进，与石墨烯没有关系，无论是基于硅半导体还是石墨烯，纳米金颗粒层所起的作用是相同的。
因此，对于复审请求人的上述意见，合议组不予支持。
2）权利要求2是权利要求1的从属权利要求，对比文件1公开了（参见说明书第[0046]-[0047]段，附图2）高密度单层金纳米颗粒均匀留在石墨烯层上表面（即受光面），因此在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
综上所述，本申请权利要求1-2不符合专利法第22条第3款的规定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年10月24日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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