ＭＥＭＳ駆動可変構造による光メタマテリアルの高機能化
Publicly Offered Research
| Project Area | Electromagnetic Metamaterials |
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| Project/Area Number |
23109503
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
金森 義明 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10333858)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2013-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2012)
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| Budget Amount *help |
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2011: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | メタマテリアル / MEMS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光を自在に操作するために、光メタマテリアルの動的制御は不可欠である。MEMS（微小電気機械システム）駆動方式により光メタマテリアルを動的制御することができれば、広帯域かつダイナミックな強度変調が可能となる。本研究は、MEMS駆動可変構造により光メタマテリアルの高機能化を図ることを目的とする。研究項目は、①MEMS駆動に適した光メタマテリアル構造を設計・試作し、②駆動特性や光学特性を調べ、③MEMS駆動特有の問題点やキーポイントを明らかにすると共に、④実験と理論の両面から本方式による光制御の適用範囲を明らかにする。本年度は、前年度の1次試作で明らかになった問題を改善するためにプロセスを変更し、デバイスの2次試作および評価を行った。
プロセスの改善に合わせて再度数値計算を行った。Si細線導波路の側面から100nmの位置に幅150nm、厚さ260nmの長方形の金属ロッドが周期300nmで10個配列しているとき、導波路の減衰スペクトルを計算し、間隔を変化させることで波長選択性可変光減衰器として機能するデバイスになることを確認した。製作は、電子線(EB)描画でパターニング、高速原子線によりエッチングし、EB蒸着装置により金属蒸着後、リフトオフを行う。ダイシングにより導波路の端面を出し、気相フッ化水素酸エッチングにより犠牲層をエッチングすることで導波路およびアクチュエータが自立する。
電子顕微鏡での解析から自立構造を確認し、本研究で製作技術を確立できた。また、MEMSアクチュエータによるメタマテリアルの動的制御に成功した。一方、メタマテリアル構造の製作誤差に対する許容度が厳しく、測定スペクトルに個体差が生じた。製作精度の改善はEB描画時の加速電圧を130kVに変更することで数段よくなることを確認したので、今後、試作を続けて再現性の良いスペクトルを取得していく。
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| Research Progress Status |
24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 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(17 results)
