2015 Fiscal Year Annual Research Report
微細メアンダ構造を用いた高感度アンテナ結合テラヘルツボロメータの研究
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15H03990
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
廣本 宣久 静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (60359073)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 弘明 静岡大学, 電子工学研究所, 助教 (00380113)
青木 誠 国立研究開発法人情報通信研究機構, その他部局等, 研究員 (40744652)
猪川 洋 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (50393757)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | テラヘルツ/赤外材料・素子 / 電子デバイス・素子 / 電子・電気材料 / マイクロ・ナノデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テラヘルツ検出器に世界最高レベルの感度、検出能、応答速度を実現するため、本研究で提案したメアンダ構造のPt細線を用いるTHzアンテナ結合ボロメータの製作に必要な電磁界及び熱解析、製膜、EBリソグラフィの技術開発のための基礎研究を推進した。
[1] Pt細線の微細メアンダ構造のボロメータについて電磁界及び熱解析シミュレーションの研究を行い、従来開発を行ってきたTi線のボロメータに比べ、高い熱応答が得られるという結果を得た。作製したPt細線のメアンダ構造モデルは、面のサイズ2.4 μm×11 μmの中に53回のジグザグ構造を持ち、細線は50 nm厚、100 nm幅、132.5 μm長で、抵抗2836 Ωである。
[2] 静岡大学電子工学研究所および光創起イノベーション研究拠点クリーンルームで、EB蒸着装置の真空度、プレスパッタ時間の条件を改善し、SiO2絶縁膜およびSiN絶縁膜上に50 nm厚のTi膜を試作、EBリソグラフィにより、線幅、線長を変え、抵抗およびTCR（抵抗温度係数）測定用試料を試作、従来のTi細線の電気性能の線幅依存性の改善の研究を行った。SiN絶縁膜で、Tiの酸化防止による改善が期待されたが、結果は従来のSiO2絶縁膜とほとんど差異が認められなかった。
[3] Pt細線の作製技術を新たに検討し、上記の Ti膜と同様のパターンで、線幅、線長を変えた抵抗およびTCR（抵抗温度係数）測定用の試料を試作し、Pt細線の性能評価を行った。得られた結果は、Pt線の抵抗率の値は、バルクで報告されている値の2.6倍で、TCRの値は約0.16%でバルクの値の0.4で、Tiの試作から予想していたものより良く、しかも200 nm～2000 nmの線幅依存性が、Tiに比べ、抵抗率でほぼ1/2、TCRでほぼ1/4であり、期待できる良い結果が得られた。
[4] 上記(3)の試作により、EBリソグラフィ、リフトオフによるPt細線のメアンダ構造の製作技術の研究に見通しが得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
[1] 微細メアンダ構造のPt細線を用いたアンテナ結合ボロメータの電磁界及び熱シミュレーションにより、基本的な構造設計のパラメータの正当性が確認された。
[2] 静岡大学電子工学研究所および光創起イノベーション研究拠点クリーンルームのEB蒸着装置とEBリソグラフィよる金属膜の製作、細線パターンの製作技術の改善を行い、試作の再現性の向上が見込まれるようになった。
[3] 上記の製作技術を用い、新しくPt細線の作製を試み、試作に成功した。さらに製作したPt細線試料の電気性能の評価により、研究目標である高い感度を持つメアンダ構造Pt細線ボロメータの実現に向け、今後の研究開発に期待できる結果が得られた。
[4] これらの試作により、EBリソグラフィ、リフトオフによるTi細線のメアンダ構造の作製技術の確立に向けた見通しが得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究で得られたPtの微細メアンダ構造のボロメータの基礎的設計、Pt膜の製膜技術、EBリソグラフィおよびリフトオフ等の製作技術の改良を進め、Pt細線のメアンダ構造の試作に挑戦し、THz微細メアンダ構造を用いたアンテナ結合ボロメータを試作する。THz光学実験装置および計測技術によりそのTHz検出性能を評価し、シミュレーションとの比較検討を行う。特に28年度は、Pt膜の製膜技術、EBリソグラフィおよびリフトオフ等の製作技術、Pt細線のメアンダ構造の試作技術の研究に重点的に注力する必要があるため、新たにポスドク研究員を雇用して、研究を推進する。独国カールスルーエ工科大学 シンクロトロン放射光研究所の研究協力者エリック・ブレンデルマン博士とTHzアンテナ結合ボロメータによる高速パルスセンシングの検討を引き続き行う。
[1] 電子工学研究所および光創起イノベーション研究拠点のクリーンルームにおいて、EB蒸着、EBリソグラフィ、リフトオフによるPt細線のメアンダ構造の作製技術の研究を行う。
[2] 上記(1)の技術を用いて、微細メアンダ細線を用いたTHzアンテナ結合ボロメータの試作を実施する。
[3] THz光学実験装置を用いて、試作したTHzアンテナ結合ボロメータの性能評価を行い、シミュレーションとの比較検討により、性能の限界の現状を明らかにする。
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[Presentation] テラヘルツ用アンテナ結合ボロメータの検討2015
Author(s)
猪川 洋、ティワリ アジェイ、佐藤 弘明、青木 誠、武田 正典、廣本 宣久
Organizer
信学技報 (IEICE Technical Report) Vol. 115, No. 170, ED2015-49 (2015-08) p. 15
Place of Presentation
機械振興会館（東京都港区）
Year and Date
2015-08-03 – 2015-08-04
Invited
