2021 Fiscal Year Annual Research Report
トロイダル双極子共鳴のデバイス応用に向けたメタサーフェスプラットホームの構築
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21H01748
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
藤井 稔 神戸大学, 工学研究科, 教授 (00273798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉本 泰 神戸大学, 工学研究科, 助教 (40793998)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | シリコンナノディスク / トロイダル双極子共鳴 / アナポール状態 / 光電流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シリコン薄膜上にアスペクト比が小さいシリコンナノディスクのHexagonal arrayを配列した構造について、シミュレーションにより光学特性の解析を行った．その結果，消光係数が非常に小さい領域においてトロイダル双極子共鳴（アナポール状態）による非常に狭帯域な吸収が発現することを見出した．また，共鳴波長において入射電場がナノディスクの下のシリコン薄膜の領域に強く閉じ込められることを明らかにした．さらに，シリコン薄膜の厚さにより共鳴波長を非常に広範囲に制御可能である事を示した．構造パラメーターと共鳴モードの関係を明らかにすることにより，目的の波長で高い吸収増強度と高Q値を同時に実現する構造の探索を行いそのガイドラインを得た．次に，シミュレーションにより決定したナノディスクアレー構造を大面積に形成する技術の開発を行った．シリカ基板上にスパッタリング法によりシリコン薄膜を形成した後，その上に形成したポリスチレン球のhexagonal arrayをマスクとしてシリコン薄膜をエッチングした．エッチング時間を制御することにより，シリコン薄膜上にシリコンナノディスクアレーを配列したmonolithic型構造を実現した．作製した構造の透過スペクトルと反射スペクトルから吸収スペクトルを得，シミュレーション結果との比較を行った．その結果，目的とする構造が得られていることが明らかになった．作製したデバイスの光電流スペクトルを測定したところ，シリコンのバンドギャップよりも長波長の領域においてアナポール状態による狭帯域な光電流ピークが観測された．
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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
今年度の目的であるシミュレーションによる構造探索とその作製方法の確立を高いレベルで達成することが出来た．
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| Strategy for Future Research Activity |
計画通り順調に研究が進んでいるため，今後も当初計画に従って研究を実施する．
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