2013 Fiscal Year Research-status Report
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25420707
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松下 祥子 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (50342853)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松谷 晃宏 東京工業大学, 技術部, 技術職員 (40397047)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ３次元 / フォトニック結晶 / 傾斜エッチング / 酸化チタン / リソグラフィー |
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| Research Abstract |
フォトニック結晶を光電気化学反応へ応用するためには、光化学反応性を持つTiO2からなる、フォトニックバンドギャップ（PBG）を持つフォトニック結晶が望まれる。
そこで本研究では、高電気抵抗のTiO2基板の代わりに導電性の高いTiO2にNbをドープした(001)Nb-TiO2 (Nb = 0.5wt%)基板の微細加工条件を検討し、フォトニック結晶の作製を行う事を目的とした。
3次元フォトニック結晶の調査にはBandSOLVE (RSoft Design Group)を用いたフォトニックバンドの計算を行った。シミュレーションモデルとして代表的な3次元フォトニック結晶の種類であるウッドパイル型構造とヤブロノバイト型構造を検討した。その結果、いずれの構造においても広範囲において完全PBGを持つ構造体を発見する事ができた。
実際のフォトニック結晶作製のために、SF6 ガスを用いた反応性イオンエッチング装置（Samco RIE-101L）を用いた(001)Nb-TiO2 (Nb = 0.5wt%)基板のエッチング条件の検討を行った。本研究では、Nb-TiO2のエッチングレートに対するSF6流量及びRF電力の影響について検討をした。また、3次元フォトニック結晶作製のために必要な傾斜ドライエッチングが必要であるため、傾斜ホルダーを用いて、エッチング角度に対する傾斜角度の影響について検討を行った。これらの結果を踏まえて、ウッドパイル型フォトニック結晶の前駆体である、傾斜2次元フォトニック結晶を作製した。
得られた傾斜2次元フォトニック結晶の評価は顕微IRを用いた光学測定を用いて行った。光学特性とシミュレーションにより得られたフォトニックバンド図を比較した結果、屈折率が一致する部分においては、光学特性はフォトニックバンド図との良好な一致を示した。
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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
現在、計画調書に記載した、（１）波長分散を加味したフォトニックバンド図の計算、（２）酸化チタン単結晶のリソグラフィー技術の開発、（３）顕微反射スペクトル測定によるフォトニックバンド図の確認、までが達成されている。が一方、（４）可視光波長対応光電気化学フォトニック結晶の色素増感型太陽電池への組み込みとその特性評価、については手つかずであり、おおむね順調とさせていただいた。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、実際にフォトニック結晶のバンド図の確認までは行えているが、酸化チタン単結晶を「深く」掘る技術がなく、太陽電池へ組み込んでも効果が得られない可能性がある。
従って、まずは酸化チタンを「深く」ほる技術の開発が急務であると考えている。このような技術は、Siの深堀エッチング用装置を用いて、再度条件出しを行うことが重要と思われる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
大きな変更点は人件費・謝金に計上した英文校閲と、論文発表分の合わせて約１８万円について、平成２５年度に本学からの援助申請にご採択いただけたことである。
現在、想像以上にプラズマ発生用のガスと基板にコストがかかっているため、そちらに振り分けたいと考えている。
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