| 研究課題/領域番号 |
17K05086
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| 研究機関 | 摂南大学 |
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研究代表者 |
長島 健 摂南大学, 理工学部, 准教授 (60332748)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | テラヘルツ分光 / エリプソメトリー / 異方性 / 表面プラズモン / 周期構造 |
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| 研究実績の概要 |
エリプソメトリーでは入射面に平行及び垂直な反射電場成分を計測し，試料の光学定数を導出する．正確な光学定数導出のためには，入射面の精密決定が必要である．本研究では表面プラズモンポラリトン（SPP）を用いたテラヘルツ帯エリプソメトリーにおける入射面精密決定法を提案している．
平坦な試料ではSPPを励起できないが，金属表面に周期溝配列を付与することで，テラヘルツ波回折光とSPPを結合させることができる．本研究では，周期溝配列試料にテラヘルツ波を照射することで励起されるSPPの強度及び周波数の試料面内角度依存性測定を用いた，テラヘルツ波入射面高精度決定法を提案している．
本年度は，まず測定自動化のために装置を改良した後，前年度作成した周期溝配列試料を用いて，SPPの強度及び周波数の試料面内角度依存性測定を詳細に調べた．前年度は3 THz付近の6次回折光励起SPPの振る舞いに注目したが，詳細な試料面内角度依存性測定の結果，2 THz付近の4次回折光励起SPPの周波数及び強度が，より系統的に変化することがわかった．理論計算によれば3 THz近傍の6次回折光励起SPPの方が，試料面内角度変化に対してより大きな周波数変化を示すことが予想される．ところが，光源の強度が3 THz付近で小さいため，4次回折光励起SPP周波数に当たる2 THz近傍での測定のSN比が相対的に大きくなっている．これにより4次回折光励起SPP周波数の系統的変化がより詳細に観測され，入射面角度をより正確に決定できることがわかった．
一方で，観測されたSPP周波数の試料面内角度依存性は，入射面角度（p偏光方向）と試料の逆格子ベクトル（溝方向に垂直）が近い場合は，理論予想と一致するが，1～2度以上ずれると予想よりも大きな周波数変化を示すことがわかった．これは入射面角度決定にあたり大きな障害と考えていないが，原因を調査中である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
入射面角度の精密決定のためには，SPP周波数をGHzオーダーの精度で決定する必要があった．このために，まず予定していたSPP周波数の試料面内角度依存性自動測定システムを構築した．さらにデータ処理方法を最適化し，正確なSPP周波数を決定することで，入射面角度の精密決定を達成できた．また，複数入射角度での測定を可能にする光学系改造もおおむね完了している．
成果発表が不十分であったが，実質的な進捗は十分と考え，「おおむね順調」と評価した，
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| 今後の研究の推進方策 |
入射面と周期構造逆格子ベクトルのなす角が大きい場合のSPP周波数が，実験と理論予想値とで異なっている点について調査する．現状では装置不備等の外的要因によるものとは考えにくく，この系の本質的性質の可能性があるため調査を続行する．
次に，検光子角度精密決定手法を確立する．また複数入射角度測定システムを用いて標準試料を測定し，妥当な結果が得られることを確認する．
並行して異方性試料を準備する．上記の装置及び試料を用いて，本研究の最終目的である異方性試料誘電率測定に着手する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
成果が得られた時期と学会発表のタイミングの関係から，成果発表は部分的にしか実施できなかった．このため，主として学会発表や論文投稿等の成果発表費用を，次年度に繰越して使用する．
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