| 研究課題/領域番号 |
17206012
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
生産工学・加工学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
中尾 政之 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (90242007)
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| 研究分担者 |
濱口 哲也 東京大学, 大学院工学系研究科, 助教授 (90345083)
土屋 健介 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (80345173)
森田 昇 富山大学, 工学部, 教授 (30239660)
大井 健 東京大学, 大学院工学系研究科, 助手 (00345084)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
50,960千円 (直接経費: 39,200千円、間接経費: 11,760千円)
2006年度: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
2005年度: 35,490千円 (直接経費: 27,300千円、間接経費: 8,190千円)
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| キーワード | ナノ・マイクロ加工 / 微細金型 / ホットプレス / 射出成形 / ナノ光学素子 / optical element with nano-structures |
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| 研究概要 |
新たな機能を有する光学素子を製造するために、広範囲(100nm角)で微細(100nm幅)な形状を創成する金型転写技術を開発することが、本研究の目的である。このために(a)金型局所制御、(b)金型微細加工、(c)光学素子試作の3つを実行した:(a)射出成形やホットプレスにおいて、金型の表面温度・熱流束とキャビティ内の被転写物の圧力を制御した結果、被転写物と金型との接触直後の約1秒間だけ、金型温度を被転写物のガラス転移点温度(Tg)以上に保っておけば、金型表面の100nm幅の微細形状を被転写物に転写できることがわかった。このとき、接触直後の被転写物の圧力は、数MPaと低く保っていても十分に転写できた。また、サイクルタイムを短くするため、接触直前に高温媒体を金型直下に流し、さらに接触1秒後に低温媒体を流す金型を用いて、たとえば70℃から120℃への加熱を3秒間で、また冷却を10秒間で実現できた。(b)ガラスプレス用セラミクス金型として、炭化珪素を電子線描画と高速原子線エッチングで、またプラスチック用射出成形・ホットプレス金型として、ニッケルめっき表面をフォーカス・イオンビームの蒸散で、それぞれ加工して100nm幅の微細形状を創成できた。なお100mm角の形状を製作すると、ビーム描画時間が数日と著しく長くなるので、本研究では10mm角と狭いものを用いた。しかし、方形状に創成すべきだった微細溝は、セラミクス金型では台形状にエッチングされ、また金属金型では隅が丸く蒸散された。(c)光学素子として、回折格子のようなラインアンドスペースを基本形状として、溝に金属線を埋め込んだ偏光板や、ピッチを変えて特定の色の光だけを通すカラーフィルターを試作した。上記(b)で述べた金型形状を転写して、いずれもマックスウェル方程式によるシミュレーションどおりの光学特性を有する素子ができた。
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