積層化金属ナノ構造を利用した極薄光アイソレータの研究開発
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21H01851
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
穂苅 遼平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20759998)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 健太 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (60709509)
栗原 一真 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究主幹 (90392612)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
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| Keywords | メタマテリアル / 光アイソレータ / 積層化金属ナノ構造 / ナノ印刷プロセス / 金属ナノ構造 / ナノ印刷 / 積層構造 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、可視光域で非対称な透過現象が発現する特殊な金属ナノ構造を研究し、その光透過率の非対称性（アイソレーション性能）および有効波長域を定量的に明らかにする。申請者らが開発してきたナノインプリント技術と印刷技術を融合したナノ印刷プロセスによる金属ナノパターンの積層化技術を応用し3次元非対称構造を作製することでデザインの幅を広げ、その構造に応じたアイソレーション性能を明らかにする。これによりアイソレーション性能の向上と機能する波長帯の広帯域化の設計の指針を導く。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、可視光域で非対称な透過現象が発現する特殊な金属ナノ構造を研究し、その光透過率の非対称性(アイソレーション性能)および有効波長域を定量的に明らかにすることである。これに向けて本年度は、下記の研究項目を実施した。
【実施内容】
本研究の特色は、金属ナノ粒子インクを用いた印刷プロセスなど成形加工ベースの簡便な工程により金属ナノパターンの3次元積層カイラル構造を作製し、そのアイソレーション性能および有効波長域との相関関係を明らかにすることである。2022年度に実施したRCWA法による3次元積層カイラル構造の設計と作製プロセスの検討に基づいたモールドの作製とカイラル構造の試作を継続して行い、アイソレータ機能が向上する改良設計を行った。また、金属ナノ粒子インクの印刷プロセスだけでなく、斜め蒸着法による層構造形成を試み、エッチング工程が不要で、目標の金属ナノ構造を形成する技術を開発した。
【得られた知見】
L字型ナノパターンの積層構造の改良設計の結果、1層では入射光が右回り円偏光と左周り円偏光の透過率の差の絶対値はほぼ0であったが、90度ずつ回転積層することで、3層ときには波長600 nm付近で約14%、 波長900 nm付近では約36%が得られ、4層のときには波長600 nm付近で約16%、波長900 nm付近では約41%が得られた。実験では、L字凹型のモールドを作製し、ナノインプリントにより転写されたL字凸型樹脂パターンを形成し、斜め蒸着法により凸パターン上部にのみ金属膜を形成することができた。ナノ印刷プロセスと比べて、表面に接触することがなく作製できるため、UV硬化樹脂の積層化工程の離型不良を抑えることができ、今後の積層ナノ構造を利用した光制御において有用な知見が得られた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(7 results)
