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2016 年度 実績報告書

伸縮性フィルム一体型MEMS静電駆動によるプラズモニック可変カラーシート

研究課題

研究課題/領域番号 15K13322
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

高橋 一浩  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (90549346)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード表面プラズモン / MEMS / 有機デバイス / 可変フィルタ
研究実績の概要

高分子薄膜の伸縮を利用した可変カラーフィルタを製作するため、ゴム弾性を有するナノ薄膜としてポリスチレン‐ポリブタジエン‐ポリスチレン(SBS)ナノシートを検討した。ナノシートは基板貫通孔を設けたポリジメチルシロキサン(PDMS)基板に転写し、一軸自動ステージでPDMSごと伸縮させ、薄膜干渉スペクトルを測定した。測定結果より算出したポアソン比は、理想ゴムに相当する0.5であることからゴム弾性特性が実証された。また、弾性ひずみは40%以上が得られ、表面プラズモンの励起波長変調に十分なひずみ領域を持つことを示した。さらに、エラストマーナノシート上へ最小線幅250 nm、周期350 nmのAlサブ波長格子形成に成功した。以上より、高分子ナノ薄膜を用いたプラズモニックカラーシートの製作に成功し、貼り付け型表示素子の実現可能性を示した。
次にプラズモニック構造の周期を拡張するMEMSアクチュエータの駆動特性評価のため、走査型電子顕微鏡中で電圧印加時のアルミサブ波長格子の周期拡張変化を観察した。直流バイアス0 V時の格子周期498 nmから、60 V印加時の707 nmまで209 nmの周期拡張を確認できた。また、静電アクチュエータに駆動電圧を印加した際の表面プラズモンの励起波長シフトの実測値より、励起波長はおよそ520 nmから640 nmまで連続的にシフトすることを示した。さらに、得られた透過スペクトルピークとサブ波長格子の周期変化より、両者は比例関係にあることが示唆された。すなわち、可変プラズモニックカラーフィルタの励起波長シフトは格子変位に起因するものであることが言える。また、周波数応答特性では、実測で10 kHzまでの光学応答を確認できたため、十分な応答速度を有していることが示せた。以上より、電圧制御によりプラズモニックカラーフィルタの可変動作を実現した。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Optomechanical characterization of freestanding stretchable nanosheet based on polystyrene-polybutadiene-polystyrene copolymer2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kumagai, N. Sato, S. Takeoka, K. Sawada, T. Fujie, and K. Takahashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 10 ページ: 011601

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/APEX.10.011601

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nano-optomechanical characterization of surface-plasmon-based tunable filter integrated with comb-drive actuator2017

    • 著者名/発表者名
      H. Honma, M. Mitsudome, M. Ishida, K. Sawada, and K. Takahashi
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering

      巻: 27 ページ: 034001

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1361-6439/aa5aa7

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Measurement of viscoelasticity of UV photoresist used for nanoimprint lithography under confinement in nanometer-sized gaps2017

    • 著者名/発表者名
      S. Itoh, K. Takahashi, H. Morita, K. Fukuzawa, and H. Zhan
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 ページ: 06GL02-1-5

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/JJAP.56.06GL02

    • 査読あり
  • [学会発表] Viscoelasticity of a Photoresist Used for Nanoimprint Lithography Measured Under Confinement in Nanometer-sized Gaps2016

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, K. Takahashi, K. Fukuzawa and H. Zhang
    • 学会等名
      29th Int. Microprocesses and Nanotechnology Conf. (MNC 2016)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-11-08 – 2016-11-11
    • 国際学会
  • [学会発表] 伸縮性ナノシート自立膜の製作および光学機械特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      熊谷隼人,佐藤信孝,武岡真司,澤田和明,藤枝俊宣,高橋一浩
    • 学会等名
      第33回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      平戸文化センター,長崎
    • 年月日
      2016-10-24 – 2016-10-26
  • [学会発表] MEMS静電アクチュエータを用いたナノ機械伸縮による可変プラズモニックカラーフィルタ2016

    • 著者名/発表者名
      満留将人,本間浩章,石田誠,澤田和明,高橋一浩
    • 学会等名
      第33回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      平戸文化センター,長崎
    • 年月日
      2016-10-24 – 2016-10-26
  • [学会発表] 微細構造による発色を利用した表示素子2016

    • 著者名/発表者名
      高橋一浩
    • 学会等名
      第33回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      平戸文化センター,長崎
    • 年月日
      2016-10-24 – 2016-10-26
    • 招待講演
  • [学会発表] A Tunable Plasmonic Color Filter by Nanomechanical Stretch using MEMS Electrostatic2016

    • 著者名/発表者名
      M. Mitsudome, H. Honma, K. Sawada and K. Takahashi
    • 学会等名
      IEEE 2016 Int. Conf. on Optical MEMS and Nanophotonics
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-07-31 – 2016-08-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication and evaluation of freestanding stretchable nanosheet for optical MEMS application2016

    • 著者名/発表者名
      H. Kumagai, N. Sato, S. Takeoka, K. Sawada, T. Fujie and K. Takahashi
    • 学会等名
      IEEE 2016 Int. Conf. on Optical MEMS and Nanophotonics
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-07-31 – 2016-08-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Widely tunable plasmonic bandpass filter integrated with Al subwavelength grating and comb-drive actuator2016

    • 著者名/発表者名
      H. Honma, K. Takahashi, M. Ishida, and K. Sawada
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference of Transducers and Micro-Nano Technology 2016 (APCOT 2016)
    • 発表場所
      Kanazawa, Japan
    • 年月日
      2016-06-26 – 2016-06-29
    • 国際学会
  • [学会発表] パリレン薄膜を用いたアルミサブ波長格子によるプラズモニックカラーシートの製作2016

    • 著者名/発表者名
      熊谷隼人,本間浩章,石田誠,澤田和明,高橋一浩
    • 学会等名
      電子情報通信学会 シリコン材料・デバイス研究会
    • 発表場所
      静岡大学 浜松キャンパス
    • 年月日
      2016-05-19 – 2016-05-20
  • [学会発表] Highly Transmissive Plasmonic Color Filter by Free-Standing Metal-Insulator-Metal Subwavelength Grating2016

    • 著者名/発表者名
      M. Mitsudome, H. Honma, S. Itoh, M. Ishida, K. Sawada, and K. Takahashi
    • 学会等名
      The 11th IEEE Int'l Conf. on Nano/Micro Engineered & Molecular Systems (NEMS 2016)
    • 発表場所
      Matsushima Bay & Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-04-17 – 2016-04-20
    • 国際学会
  • [備考]

    • URL

      http://int.ee.tut.ac.jp/icg/wp/

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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