誘電体-金属系光機能ナノ傾斜多層膜の設計および作製

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11355027
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 平井 敏雄 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50005865)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 王 新栄 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90301043) ; 増本 博 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (50209459) ; 陳 立東 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (90280883) ; 菊地 俊宏 アルプス電気株式会社, 中央研究所, 研究員 ; 染野 義博 アルプス電気株式会社, 第1機構事業部, 主任技師
• Keywords: 誘電体 / 多層膜 / ナノ複合 / 傾斜機能 / 光学特性

Research Abstract

誘電体マトリックス中に金属粒子が傾斜的に分散した複合多層膜について,傾斜構造を最適化することにより,膜中に入射した光の電界により生じる2次以降の励起分極効果や光の回折による局在化,さらには金属薄膜や半導体薄膜による分極,磁気効果を人為的に制御する.本研究はこれによって,優れた光機能特性を有する光機能ナノ傾斜多層膜を設計・作製することを目的とする.そのため,本年度はまず・金属一酸化物ナノ複合薄膜の作製装置の設計・製作製作を行った.また,誘電体(SiO_2、,TiO_2、,Al_2O_3)-金属(Pt,Au,Fe)系光機能ナノ傾斜多層膜の最適化設計手法を確立を目指した.さらに,設計結果に従って実際にナノ傾斜多層膜の成膜を行うための準備を進めた.具体的には次の通りである.
1)金属-酸化物ナノ複合薄膜の作製装置の設計・製作を行った.特に酸化物母相中に分散するナノ金属粒子が酸化しないように,蒸着チャンバー内の雰囲気制御機構および間歇蒸着機構を導入することによって,ナノ複合薄膜および傾斜多層膜を作製する装置を整備した.2)SiO_2、,TiO_2、,Al_2O_3等が母相として、Pt,Au,Fe等が分散相とした場合のナノ複合薄膜の屈折率,電気性質,光-電気,光-磁気性質を模擬計算によって予測し,新機能発現の可能性について検討を行った.3)ナノ複合薄膜を作製するための酸化物および金属ターゲットを設計・作製し,ナノ複合薄膜の合成のための準備を進めた.

Research Products

• [Publications] X.WANG,H.Masumoto,Y.Someno,L.Chen and T.Harai: "Fabrication of a 33-layer optical reflection filter with step-wise graded refrective index profiles"J. Mater. Res.. 15(in press). (2000)
• [Publications] X.WANG,H.Masumoto,Y.Someno,L.Chen and T.Harai: "Design and preparation of a 33-layer optical reflection filter of TiO_2-SiO_2 system"J. Vac. Sci. Technol., A. 18(in press). (2000)
• [Publications] X.Wang,H.Masumoto,Y.Someno and T.Hirai: "Design and experimental approach of optical reflection filters with graded refractive index profiles"J. Vac. Sci. Technol. A. 17(1). 206-211 (1999)