2019 年度研究成果報告書

透明導電性酸化物を用いた高機能狭帯域熱輻射構造の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	17K19045
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
研究分野	ナノマイクロ科学およびその関連分野
研究機関	国立研究開発法人物質・材料研究機構
研究代表者	石井智国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (80704725)
研究期間 (年度)	2017-06-30 – 2020-03-31
キーワード	熱放射 / ナノ構造 / 表面プラズモン
研究成果の概要	透明導電性酸化物の一つであるITOや遷移金属窒化物の一つである窒化チタンを使って狭帯域熱放射を得られるナノ構造を作製し、加熱した試料の熱放射スペクトルを測定することでそれぞれ狭帯域熱放射を実証した。ITOを使った試料では2次元構造を採用し、窒化チタンを使った構造では光学タムモードを励起でいる1次元構造を採用した。熱放射を集光することを目指して作製した構造では、緩やかな熱放射の集光は確認するだけにとどまった。より明瞭な集光を実現するには、熱放射を狭帯域化する等ナノ構造を再設計することが必要だと考える。
自由記述の分野	ナノ光学
研究成果の学術的意義や社会的意義	これまで狭帯域熱放射は金属ナノ構造によって実証されてきたものが多く、他の材料系はほとんど使われてこなかった。今回、透明導電性酸化物や遷移金属窒化物でも狭帯域熱放射ナノ構造に使えることを示せた。透明導電性酸化物は文字通り可視では透明で、遷移金属窒化物は融点の高いセラミックスである。本成果により、透明な狭帯域熱放射構造や耐熱温度の高い安価な狭帯域熱放射構造を実現できる可能性を示せた。熱放射の集光は、今回の成果ではまだ十分とは言えないが、構造の最適化により集光特性が向上する可能性があり、そうなれば熱放射光源としての応用が広がる。