The design and fabrication of all carbon-based aperiodic multi-layered infrared filter

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15405
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Kondo Yusuke 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (30470397)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ダイヤモンドライクカーボン / a-C:H / 光学薄膜 / プラズマCVD法 / 赤外線

Outline of Final Research Achievements

In order to apply a-C:H film to the infrared optical material, thin film optimizing program and the deposition technique were developed. As a result of design optimization for broadband reflection film, it turned out that these can be realized by aperiodic structure and optimized chirped mirror. Next, we developed an efficient method to realize designed thin film using the PIG-PECVD method. As a result, it was found that the optical interface can be easily and accurately formed by controlling substrate pulse bias. By using this technique, we fabricated over 100-layer optical films without delamination and found that it worked as designed.

Free Research Field

電気電子工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で使用したPECVD装置はDLC業界で広く普及している装置であり、本技術の産業化障壁は低い。材料の観点からも、既存の赤外線光学材料は高コスト、有毒性、低耐久性など産業応用を阻む要素が多い一方で、a-C:H膜にはこうしたデメリットがない。さらに、開発した基板パルスバイアスによる積層構造作製法は簡便な手法にもかかわらず、高精度な積層構造の作製に適し、構造の自由度が高い。したがって、今後、自動運転の普及などで市場規模拡大が確実視されている赤外線産業で使用する高機能光学フィルタへの活用が期待できる。本研究成果はDLCの用途探索にとどまらず、赤外線産業への本格参入の契機となるものと考える。