精密機械加工を援用した自己組織化による超微細素子の効率的製造法

• Project Area: Electromagnetic Metamaterials
• Project/Area Number: 25109705
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 吉野 雅彦 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (40201032)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000); Fiscal Year 2014: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2013: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
• Keywords: 自己組織化 / ナノ材料 / 光物性 / 製造技術 / 超微細加工 / 機械加工 / 先端的デバイス

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、メタマテリアルの微細金属共振素子を超微細塑性加工法を利用し製作する方法を検討した。まず上面に50μm角の平面を有する単結晶ダイヤモンド工具をFIBでエッチングし3μm間隔の格子点に突起を有する超微細ストラクチャ工具を作製した。この工具を昨年度作成した超微細加工装置に用いて、対向Cリング型共振素子を作成するための微細溝パターンを金コーティング膜に加工する方法を開発し、熱デウェティング法による自己組織化を試みた。しかし、超微細ストラクチャ工具で加工された溝幅が対向Cリング型共振素子の寸法と比較して相対的に太く、熱デウェッティングによる自己組織化形態を制御することが困難であった。
次いで、平行ロッド型共振素子の開発を試みた。まずナイフエッジ型ダイヤモンド工具を超微細塑性加工装置に用い、石英ガラスにコーティングした金薄膜に長方形の微細格子溝を加工した。次いで熱デウェッティング法により金薄膜をロッドアレイ状に凝集させ、その上に絶縁層としてSiO2膜をコーティングした。さらにその上に金薄膜をコーティングした後、熱デウェッティング法で凝集させた。これにより二層目の金薄膜は一層目の金薄膜の真上に凝集し、絶縁膜を挟んだ二層の金ロッドが平行に位置する平行ロッド型共振素子を自己組織化させる方法を開発した。この平行ロッド型共振素子の共振波長をモデル式により求めたところ約640nmであった。
またファイバー式分光光度計により消散スペクトルを求めたところ約680nmにピークがあり、理論値とほぼ一致しており、メタマテリアルとしての可能性が示された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Theoretical and experimental study of metallic dot agglomeration induced by thermal dewetting (2015)
  • Author(s): Masahiko Yoshino, Zhenxing Li, Motoki Terano
  • Journal Title: ASME Journal of Micro and Nano-Manufacturing Volume: 3 Issue: 2 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1115/1.4029685
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] New fabrication method of metamaterial resonator by self-organization method (2015)
  • Author(s): Takayuki Ueno , Motoki Terano, Masahiko Yoshino
  • Journal Title: proceedings of 4M/ICOMM2015 Volume: 0 Pages: 397-400
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Efficient fabrication methods of various 3D nanodot array structures (2015)
  • Author(s): Masahiko Yoshino, Zhenxing Li, Motoki Terano, Tadaaki Nagao
  • Journal Title: proceedings of 4M/ICOMM2015 Volume: 0 Pages: 393-396
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Templated thermal dewetting process by utilizing nano plastic forming technology (2014)
  • Author(s): Takayuki Ueno, Motoki Terano, Masahiko Yoshino
  • Journal Title: Procedia Engineering Volume: 81 Pages: 1469-1474
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 超微細塑性加工を利用した光メタマテリアルのための二層ロッド型微細共振子の開発 (2015)
  • Author(s): 吉野 雅彦，上野貴之、寺野元規
  • Organizer: 2015年度精密工学会春季大会
  • Place of Presentation: 東洋大学（東京）
  • Year and Date: 2015-03-19
• [Presentation] ナノインプリントを利用した金属ナノドットアレイの効率的製造法の検討 (2014)
  • Author(s): 寺野 元規、Potejana Potenanasak、保土田亮、吉野雅彦、三田正弘
  • Organizer: 2014年度精密工学会秋季大会
  • Place of Presentation: 鳥取大学（鳥取）
  • Year and Date: 2014-09-16 – 2014-09-18
• [Presentation] 光メタマテリアル用共振素子パターン作製のための超微細塑性加工法 (2014)
  • Author(s): 上野 貴之、吉野 雅彦、松村 隆、寺野 元規
  • Organizer: 砥粒加工学会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Templated Thermal Dewetting Process by Utilizing NPF Technology (2014)
  • Author(s): Takayuki Ueno, Motoki Terano, Masahiko Yoshino
  • Organizer: 11th International Conference on Technology of Plasticity
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
• [Remarks] 新学術領域研究(研究領域提案型)
  • URL: http://www.yocky.mes.titech.ac.jp/kenkyuzyosei.html