LIGAプロセスと干渉露光を併用したフォトニック結晶の形成と光学応用に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650046
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 小野 雄三 立命館大学, 理工学部, 教授 (90319492)
• Keywords: フォトニック結晶 / 多光束干渉 / ホログラフィックリソグラフィー / 干渉記録 / ダイヤモンド構造 / 実効屈折率

Research Abstract

前年度の成果を踏まえて、(1)4光束干渉露光法と、(2)X線リソグラフィーと干渉露光の併用の二つの手法に絞って研究を実施した。主な成果は次の通りである。
1.干渉光の偏光も考慮に入れた干渉光強度分布の解析を行い、多光束間で干渉縞強度が低下しない入射偏光の条件を決定して実験に供した。
2.干渉光の初期位相と干渉縞の空間位置との関係を明らかにし、下記に述べるダイヤモンド構造の形成手法を創出した。
3.前年度導出した理論に上記1の条件を加えて、ポジ型フォトレジストAZ1500を記録材料として、He-Cdレーザ(λ=441.6nm)を光源として形成実験を行った結果、理論で予測される周期性を持った格子の形成が走査型電子顕微鏡観察で確認され、本理論の正しさが実証された。
4.全方向にバンドギャップが開くダイヤモンド構造のフォトニック結晶の形成方法として、ダイヤモンド構造が空間的に1/4周期ずれた2つの面心立方格子から成ることに着目し、干渉光間の位相を変えて2度露光する方法を考案した。数値解析の結果、予測通りにダイヤモンド構造が得られることがわかった。
5.周期マスクを用いた3方向からのX線の斜め露光による、いわゆるヤブロノバイト構造の形成のためのX線マスクのパタン形成方法として、3光束干渉により六方晶の300〜400nm周期の周期構造の形成に成功した。
6.フォトニック結晶の反射率の計算方法として、結晶を実効屈折率に置き換えるモデルを考案した。計算では、層数の増加とともにバンドギャップが生じる結果が得られた。

Research Products

• [Publications] Yuzo Ono, Kiyokatsu Ikemoto: "Fabrication of three dimensional photonic crystals by holographic lithography"Technical Digest of 4th Pacific Rim Conference of Lasers and Electro-Optics (CLEO/Pacific Rim 2001). Vol.II. 348-349 (2001)
• [Publications] Kiyokatsu Ikemoto, Yuzo Ono: "Fabrication of three-dimensional photonic crystals by holographic lithography"Technical Digest of 8th Micooptics Conference (MOC'01). 258-261 (2001)
• [Publications] 小野雄三, 池本聖雄: "多光束干渉による3次元フォトニック結晶の形成"MICROOPTICS NEWS. 19. 19-22 (2001)
• [Publications] 池本聖雄, 小野雄三: "多光束干渉によるダイヤモンド構造を有する3次元フォトニック結晶の形成"平成14年春季第49回応用物理学会連合講演会講演予稿集. 第3分冊(発表予定). (2002)
• [Publications] Yuzo Ono, Kiyokatsu Ikemoto: "Fabrication of three-dimensional photonic crystals by holographic lithography"Technical Digest of Topical Meeting on Diffractive Optics and Micro-Optics (DOMO'02). (発表予定).