2018 Fiscal Year Annual Research Report
局在光場制御及びナノ粒子相互作用を利用した次世代ナノ機能構造一括創製法の開発
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18J21820
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
増井 周造 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | エバネッセント光 / 微細表面構造 / ナノ・マイクロ構造 / 干渉リソグラフィー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノ・マイクロ三次元表面構造の持つ新しい光学的，物理的特性が盛んに研究されており，そういった従来加工法では加工が困難なナノ・マイクロ三次元微細表面構造の造形方法へのニーズが非常に高まっている．そのため，本研究で目指しているナノ粒子を用いた加工法の開発における基礎的な段階として，エバネッセント光と呼ばれる非伝搬光を用いた超高NA干渉リソグラフィーによるナノ・マイクロ周期構造の造形について理論，実験を通して検討した．通常の空気中での伝搬光による干渉リソグラフィーでは1/2波長以下の微細な構造の造形は原理上できない．しかし，超高NA露光時に生じる非伝搬光であるエバネッセント光を用いることで，その加工限界を大きく向上させることができる．その加工特性を検討するために，理論的な電磁場解析を行い，マルチビーム干渉時にどのような加工形状が得られるか，偏光による干渉のコントラストへの影響を網羅的に調査した．その結果，また，複数本のビームの干渉縞のうなりを生じさせることで，加工微細性とマイクロオーダでの周期性を両立した多光束エバネッセント光干渉リソグラフィーの開発に成功した．その結果，これまでの既存手法では両立が困難な最小130 nm周期のナノ構造と数十μmオーダの周期性の全く異なる構造の造形を確認できた．これは，反射防止膜に代表されるサブ波長光学素子とマイクロレンズアレイなどのマイクロ光学素子を組み合わせた全く新しい光学素子の造形に活用が期待される．
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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
三次元微細構造造形の為の基礎段階ではあるものの，エバネッセント光干渉リソグラフィーを開発し，ナノ・マイクロ構造の造形を理論・実験的アプローチにより実証している．特に造形した構造は，これまでの既存手法では両立が困難な最小130 nm周期のナノ構造と数十μmオーダの周期性の全く異なる構造の造形に成功している．これは，サブ波長構造とマイクロ光学素子を組み合わせた新しい光学素子の開発に活用が期待される造形法と言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
造形方法の基礎的な検討が完了したので，今後は，造形したナノ・マイクロ光学素子の評価装置などの開発を進めていく．特に，ナノ・マイクロオーダの多重周期構造による反射，回折特性の制御は，メタサーフェスと呼ばれる分野の一角を成しており，世界的にも非常に注目されている研究課題である．
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