| 研究課題/領域番号 |
19K15423
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分28050:ナノマイクロシステム関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
大久保 喬平 東京理科大学, 先進工学部マテリアル創成工学科, 助教 (20822951)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | プラズモニクス / ナノフォトニクス / ナノ・マイクロ微細加工 / 共振器 / 近赤外光 / ナノ加工技術 / 金属ナノ粒子 / ナノ・マイクロ加工 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
トップダウン・ボトムアップ手法を組み合わせたハイブリッドナノ構造作製技術により、パターニングおよび金属層エッチング不要なナノプラズモニクス応用に向けた金属ナノ構造のアレイ表面を実現する。ナノ構造作製技術は高精度なマイクロマシニング手法による鋳型表面と鋳型を用いた金属成膜・結晶化ナノ構造を形成する技術からなる。
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| 研究実績の概要 |
ナノプラズモニック・デバイス構築において、ナノ構造作製技術とプロセス設計は高性能・高精度なデバイス形成の鍵となる。金属ナノ粒子の化学合成に代表されるボトムアッププロセスや金属薄膜への微細加工などのトップダウンプロセスとそれらの組み合わせが多数報告されているが、大面積における20 nm以下の金属ナノギャップ作成は実現例に乏しい。本研究では、10 nm以下の間隙を持つ均一な金属ナノ粒子集合体を大面積で形成する作製技術の確立を目指す。特に、局在型プラズモン共鳴の基本ユニットとなる金属ナノ粒子とその間隔を制御した七量体構造は近赤外域の急峻な暗モードを持つ共振器になることから、金属ナノ粒子七量体の設計・作製に取り組んでいる。
40 nm厚 SiN/Si基板上にの長方形（長辺 200 nm, 短辺 150 nm）を正六角形の中心および頂点に配置した7量体テンプレートを前年度作製し、再現性のあるプロトコルを確立した。SiNテンプレート間隙にV字型溝を形成するために、水酸化カリウム溶液を用いたウェットプロセス条件の検討を行った。前年度の検討では確認されたV溝形成は再現性が認められず、プロトコルと基板材料の再検討を必要とする結論に至った。水酸化カリウム溶液の保持温度（40, 50, 60, 80℃）および時間(1, 2, 4, 8, 16 min) を変化させた条件で基板をエッチングを行い、電子顕微鏡による観察を行った。ランダムな逆ピラミッド型の孔形成が認められたが、テンプレートの境界に沿った異方性エッチングを確認することができなかった。パターン形成に用いたシリコン基板の選定に問題があった可能性が考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
電子線描画装置・反応性イオンエッチング装置を用いたナノ鋳型基板の作製は順調に進んでいるが、2020年から2022年まで続いた新型コロナウィルス感染防止対策に伴う研究施設の閉鎖や入場制限、教員・学生の行動制限の影響があったため、進捗は芳しいとは言えない。2023年度からはそのような制限がほぼ撤廃されたため、ナノデバイス作製検討の進度を挙げられると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、ナノデバイス作製プロセスの検討を進める。2023年度から申請者の所属変更に伴い、実験環境の再構築に取り組む必要がある。シリコン基板の選定からやり直す可能性が高くこれまでの検討で確定したプロセスパラメータの有効性の確認を並行して進める。
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