Fabrication of infrared devices via anisotropical Si etching in KOH solution

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05315
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: Setsunan University
• Principal Investigator: Yamada Itsunari 摂南大学, 理工学部, 准教授 (40586210)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 赤外用ワイヤグリッド偏光子 / 異方性アルカリエッチング

Outline of Final Research Achievements

An infrared wire-grid polarizer was fabricated using two-beam interference lithography, anisotropical etching of Si in KOH solution, and thermal evaporation of Al. Consequently, an infrared wire-grid polarizer with a 1-μm-pitch and 195-nm-thick Al grating could be fabricated on the Si grating. The transmittance of transverse magnetic (TM) polarization was greater than 48% at 10-μm wavelength, and the extinction ratio was over 22 dB at this wavelength. This polarizer can be fabricated at a much lower cost and using simpler fabrication processes compared to those for conventional infrared polarizers fabricated using dry etching.

Free Research Field

偏光デバイス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

超精密赤外デバイスを安価に作製するにあたり、材料が赤外域で透明であることと、デバイス製作において高価な装置が不要であること、プロセスが簡易であることが重要となる。本手法はSiが赤外域で透明、かつアルカリ水溶液で異方性エッチングが可能であることを活用することで高価な装置が不要となる。加えて、加工速度もドライエッチングよりも高速なので、デバイスの量産化・低コスト化という点で現状よりも優位な手法である。将来的に赤外用偏光子のみならず、波長フィルタ、完全吸収体の製作する上で欠かせない技術になると考えている。