単分散金属粒子を用いた高精度人工結晶の作製とテラヘルツ波フォトニック結晶への応用

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18360344
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 川崎 亮 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50177664)
• 連携研究者: 高木 健太 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00400284)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 粉末冶金 / 単分散粒子 / 粒子配列 / フォトニック結晶 / テラヘルツ波

研究概要

球形単分散微金属粒子をテラヘルツ波長に対応する格子周期で複雑な3次元構造にも配列できる革新的方法の研究を行った。従来の粒子配列法では、大きく分けて粒度分布と粒子配列精度とに起因して粒子中心点が配列すべき格子点座標からずれを生じ、これが周期性など配列格子精度に大きく影響を及ぼす。本研究では配列する粒子の中心点を格子点座標に一致させ、この影響を限りなく排除することができる新技術を確立した。その結果、作製した3次元人工結晶は非常に精度よく作製されていることが実証され、0.203~0.215THzにおいて、ほぼ完全なフォトニックバンドギャップが形成されていることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of three-dimensional terahertz photonic crystals with diamond structure by particle manipulation assembly (2009)
  • 著者名/発表者名: Kenta Takagi and Akira Kawasaki
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 94, 021110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solidification behavior of falling germanium droplets produced by pulsated orifice ejection method (2008)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Masuda, Kenta Takagi, Wei Dong, Kenta Yamanaka and Akira Kawasaki
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 310(11) ページ: 2915-2922
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Development of Mono-sized Micro Silicon Particles for Spherical Solar Cells by Pulsated Orifice Ejection Method (2007)
  • 著者名/発表者名: W.Dong, S.Masuda, K.Takagi and A.Kawasaki
  • 雑誌名: Materials Science Forum ページ: 534-536, 149-152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Characterization of Monosized Germanium Micro Particles by Pulsated Orifice Ejection Method (2007)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Masuda, Kenta Takagi, Wei Dong and Akira Kawasaki
  • 雑誌名: Materials Science Forum ページ: 534-536, 113-116
  • 査読あり
• [学会発表] Microassembly of Artificial Crystals by Inter-Particle Laser Welding and Optical Characterization (2008)
  • 著者名/発表者名: Kenta Takagi
  • 学会等名: The 10^<th> International Symposium on Multiscale, Multifunctional and Functionally Graded Materials
  • 発表場所: 仙台市(仙台国際センター)
  • 年月日: 2008-09-23
• [学会発表] 球形格子3次元ダイヤモンドTHz帯フォトニック結晶の作製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高木健太
  • 学会等名: 2008年秋季応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 春日井市(中部大学)
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] 微焦点レーザによる粒子マイクロ接合と3次元人工結晶への応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高木健太
  • 学会等名: 日本金属学会2007年秋期大会
  • 発表場所: 岐阜市(岐阜大学)
  • 年月日: 2007-09-19