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2012 Fiscal Year Research-status Report

表面プラズモン光を用いる干渉断層像センシング

Research Project

Project/Area Number 24656254
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

佐々木 修己  新潟大学, 自然科学系, 教授 (90018911)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大平 泰生  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10361891)
崔 森悦  新潟大学, 自然科学系, 助教 (60568418)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Keywordsプラズモン / 近接場 / 金薄膜 / 微細加工 / アゾベンゼン薄膜 / 光干渉
Research Abstract

金属薄膜の表面に微細なピンホールや溝構造を加工することはプラズモンを発生させるためには不可欠なことであり、まず、この加工方法について以下の実験を行った。真空蒸着でガラス基板に製膜した膜厚約40nmの金薄膜上に、スピンコートで膜厚約150nmのアゾ膜を製膜した。波長515nm、出力20mWのレーザを用い、レンズによるビーム集光点でアゾ膜の中にピンホールの加工を行った。その後、2倍に希釈した王水で5分間エッチングし、クロロホルムでアゾ膜を除去した。エッチングした金薄膜の透過光学顕微鏡像およびAFM像から、金薄膜表面に直径20m、高さ30nmの台形構造が形成され、その中心付近の金薄膜内部には直径5m、深さ約40nmのピンホールが形成されていることが確認できた。ピンホールの深さ約40nmは金薄膜の膜厚に対応することからも、アゾ膜に光照射した部分がマスクとして働き、王水により金属がエッチングされたと考えられる。
次に、上記のように金薄膜に加工したピンホールをエバネッセント波干渉計によって観測した。レーザ光をビームスプリッタで2つに分け、一方のレーザ光をプリズム前面に全反射角以上でガラス側から入射させた。プリズム前面には金薄膜が置かれており、プリズム前面からの反射光と2つに分けもう一方のレーザ光との干渉縞パターンを観測することによって、反射光の位相分布を検出した。その結果、金薄膜にピンホールが形成されている領域では、位相の値が大きく変化していることが確認された。このことから、金薄膜のピンホール形状によってプリズム前面に存在しているエバネッセント波からプラズモンが励起されたと考えられる。
最後に、上記の実験結果を踏まえて、先鋭化したプラスチックファイバープローブによる近接場およびピンホール構造を有する金薄膜を用いる表面プラズモン干渉計システムの考案を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

伝搬光でピンホール加工したアゾ薄膜を用い金薄膜をウエットエッチングする微細加工法の特性を調べた結果、本加工法によって金薄膜に微細なピンホール構造を形成できることが明らかにされた。このように微細加工された金薄膜を用いれば、金薄膜に励起された表面プラズモンをピンホール構造によって通常の伝搬光に変換することができる。この表面プラズモン発生と伝搬光への変換は本研究で目指す干渉計測装置の重要部分であり、上記の金薄膜デバイスによって本研究を次の段階に進めることができる。

Strategy for Future Research Activity

金薄膜の微細なピンホール構造によってエバネッセント波からプラズモンが励起されると考えられる実験結果を踏まえて、プリズム前面に置かれたピンホール構造を有する金薄膜を用いた表面プラズモン干渉計システムの構築へと研究を進めて行く。すなわち、先鋭化したプラスチックファイバープローブの先端にレーザ光を入射し近接場を発生させ、この近接場で金薄膜表面に表面プラズモンを励起する。金薄膜表面には置かれた測定対象を伝搬したプラズモンは、金薄膜ピンホールによってプリズム前面からガラス側へ伝搬する散乱光に変換され、この散乱伝搬光とファイバープローブに入射させたレーザ光とを干渉させる。干渉縞パターンの位相分布を検出することによって、測定対象の屈折率分布や表面形状分布を測定できることを明らかにする。上記の表面プラズモンの発生方法は、当初の研究計画でのピンホールによる表面プラズモンの発生方法と異なるが、プラズモンの発生位置を自由に変化させることができるため,初期段階の研究では望ましい発生方法である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

次年度への繰越が認められているため、今年度の僅かな残額を繰り越し、翌年分助成金と合わせて有効的な使用を考えている。

  • Research Products

    (2 results)

All Other

All Presentation (2 results)

  • [Presentation] アゾベンゼン薄膜を用いた金薄膜の微細加工法の検討

    • Author(s)
      鹿野貴仁,大平泰生,清水英彦,佐々木修己,金子双男,川上貴浩
    • Organizer
      2012年秋季第73回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学・松山大学
  • [Presentation] Evaluation of liquid crystal thin films near a metallic probe utilizing evanescent wave interferometer

    • Author(s)
      Yasuo Ohdaira, Osami Sasaki, Kazunari Shinbo, Akira Baba, Keizo Kato and Futao Kaneko
    • Organizer
      KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
    • Place of Presentation
      東北大学

URL: 

Published: 2014-07-24  

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