2021 Fiscal Year Research-status Report
Self-aligned amorphous nanostructure patterns for large-area metasurface
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21K04894
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
清水 信 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60706836)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 熱ふく射 / 自己組織化 / 近距離秩序 / メタサーフェス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の人工構造表面（メタサーフェス）による熱輻射スペクトル制御技術では構造の周期性、均一性が制御特性に大きく関与するため、大面積作製プロセスにおいて発生する構造欠陥によって熱輻射スペクトル制御性能が大きく低下してしまうという課題があった。これに対し本研究ではアモルファス配列ナノ構造を用いた大面積メタサーフェスの実現を目的とする。短距離秩序のみ非周期構造では電子と同様に光子のアンダーソン局在が生じ、非周期でもフォトニックバンドギャップが形成するといった特異な光学特性の発現が知られている。これらの現象に基づくスペクトル特性は本質的に構造欠陥の影響を受けにくいと考えられる。申請者はスピノーダル分解に基づくアモルファス配列構造作製技術を報告しており、本研究では構造パラメータが制御特性へ与える影響を明らかにし、非周期構造でも高いスペクトル制御性を有する技術を確立する。これにより、高いスペクトル制御特性を有するメタサーフェス大面積化技術を実現し、微細構造を用いたスペクトル制御技術の実用化を目指す。
本年度はNi基超合金のスピノーダル分解に起因するアモルファス配列構造において配列性の熱処理条件等による制御性を評価し、溶体化処理後の冷却速度によって配列の制御が可能であることを見出した。また、配列の変化によりスペクトル制御性も変化することを明らかにした。さらに、数値シミュレーションを用いたバンド解析を行い、アモルファス配列構造作製後のSEM像からフォトニックバンド構造の解析を行った。
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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
今年度はNi基超合金のスピノーダル分解に起因するアモルファス配列構造において配列性の熱処理条件等による制御性を評価し、溶体化処理後の冷却速度によって配列性の制御が可能であることを見出した。また、配列性の変化によりスペクトル制御性も変化することを明らかにした。さらに、平面波展開法およびFDTD法を用いたバンド解析を行い、アモルファス配列構造作製後のSEM像からフォトニックバンド構造の解析を行った。以上よりおおむね順調に進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はバンド解析結果とスペクトル制御性との間の相関を定性的に理解し、構造配列変化によるスペクトル制御性への影響についてフォトン局在効果の観点からの理解を目指す。さらにスペクトル制御性の観点からの最適な配列構造を見出し、スピノーダル分解に基づく自己組織化によって実現する。
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Research Products
(3 results)
