2014 Fiscal Year Annual Research Report
超微細機械加工と自己組織化を併用したナノ加工技術の確立と光学機能創出への適用
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26249007
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
吉野 雅彦 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (40201032)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松村 隆 東京電機大学, 工学部, 教授 (20199855)
長尾 忠昭 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノシステム構築ユニット, グループリーダー (40267456)
山中 晃徳 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50542198)
梅原 徳次 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70203586)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超微細加工 / 自己組織化 / 微細素子 / 機能表面 / 生産工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1-1 超微細複合機械加工装置の開発：基板にコーティングした金属薄膜にサブμmレベルの微細な溝パターンを加工するため既存の装置を改造し二種類の微細機械加工装置の開発を行った。一つは微細ダイヤモンド工具を試験片に押付ける超微細塑性加工に加え、工具で材料表面を擦る引掻き加工も行う装置である。もう一つはV型ダイヤモンドバイトにて微細溝を加工する超微細切削加工装置であり、被加工材の平行度を調整するための超精密傾斜ステージを開発し、10mm角の領域に深さ数100nmの微細溝を加工できることを確認した。
1-2 微細加工用工具の開発：本装置で用いる各種形状をした微細工具を開発した。工具素材は単結晶ダイヤモンド製とし、研磨で概形を整えたのち、微細形状が必要なものについてはFIBにより削り出した。微細突起列工具、および微細U溝を有する工具を開発した。
1-3 超微細機械加工と焼鈍による微細金属素子の作製：石英ガラス基板にAu薄膜スパッターコーティングし、超微細加工により微細溝パターンを加工した上で焼鈍による自己組織化を行い、種々の形態の微細金属素子を作成する技術を検討した。Au薄膜に直接微細加工する方法、超微細加工装置で作成した母型をプラスチック薄膜に転写し、それを型としてAu薄膜に押し付け微細溝構造を転写する方法、薬品を塗布したプラスチック型を石英ガラス基板に押し付けその上からAu薄膜をコーティングする方法を検討した。また凝集した金属素子の結晶構造についても検討した。
1-4 超微細切削加工シミュレーション：基板への超微細V溝の切削加工における工具摩耗を詳細に検討するため、切削加工シミュレータのAdvantEdgeを購入し、石英ガラスの微細切削シミュレーションを行った。
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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
本年度の目標としていた超微細加工装置の開発、微細ダイヤモンド工具の開発、焼鈍を組み合わせた自己組織化法の検討を行い、前者２つについてはほぼ完了した。また後者については、微細ロッドアレイ構造やナノドット列の開発に成功した。今後さらに効率的な方法を検討する必要があるが、ほぼ予定通り進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
微細金属構造を大面積に効率的に作成するために、薄膜プラスチック型を用いて基板もしくは金属薄膜に規則的パターンを転写し、その後自己組織化によりそのバターンに基づく微細形態を成型する方法を検討する。
具体的には、1）超微細加工装置による微細構造を有する母型の作製、2）熱ナノインプリントによる母型からプラスチック薄膜への微細構造の転写、3）プラスチック薄膜型を用いた微細構造の転写、4）金属薄膜の自己組織化による各種形態の創出、5）本加工技術を用いたプラズモニックセンサー、SERS基板など光デバイスの開発、メタマテリアルの検討
を行う。
なお1）については微細溝切削加工のシミュレーション、微細工具開発も並行して行う。2）については専用の熱ナノインプリント装置の試作を行う。
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