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2020 年度 実績報告書

金属ナノ周期配列による赤外吸収の非共鳴増強

研究課題

研究課題/領域番号 18H01998
研究機関弘前大学

研究代表者

島田 透  弘前大学, 教育学部, 准教授 (40450283)

研究分担者 長谷川 健  京都大学, 化学研究所, 教授 (30258123)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード表面増強赤外吸収 / 多角入射分解分光法 / ナノ周期配列 / リソグラフィー
研究実績の概要

本年度は、(1)平成30年度に作製法の確立を行った広い面積を占めるシリコンナノ周期配列の作製を東京大学マテリアル先端リサーチインフラ・データハブ拠点微細加工部門の技術代行により行った。条件出しを丁寧に行い作製条件を整えることで、課題となっていた設計通りの大きさと構造のシリコンのナノ微細構造の作製を実現させた。(2)不具合が生じていた多角入射分解分光法(MAIRS)を実施するためフーリエ変換型赤外分光光度計(FT-IR)の復旧をメーカーのエンジニアとともに行った。ペンタセンを標準試料とし、文献と同様のMAIRSスペクトルが得られるようになったことから、FT-IRがMAIRS法の測定が可能な状態に戻ったことを確認した。(3)シリコン平坦基板上にポリアクリル酸(PAA)薄膜をスピンコート法により作製し、作製した薄膜のMAIRS測定を行った。1700 cm-1付近に観測されるC=O伸縮振動に着目したところ、IPスペクトルとOPスペクトルとの間で大きなピークシフトをしていることが明らかとなった。このピークシフトは薄膜に特有な振動モードによるものと考え解析を進めている。(4)シリコンのナノ微細構造上に作製したPAA薄膜に対するMAIRS測定を行った。シリコンのナノ微細構造はラインアンドスペース構造であり、MAIRS測定は微細構造のラインに平行な偏光と垂直な偏光とを用いて測定を行った。同じ薄膜を測定しているにもかかわらず、垂直偏光のときに平行偏光のときより大きな吸収ピークが観測された。これはラインに垂直方向で赤外吸収の増強が起きていることを示している。これまで金属のナノ構造表面で起こると考えられてきた赤外吸収の増強が半導体ナノ構造表面でも起こることを示すことができた。現在、ラインアンドスペースの周期や深さを変えた測定を行い詳細な増強メカニズムの解明を目指した研究を進めている。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Local enhanced site in surface enhanced infrared absorption with gold nano particle array by Rigorous coupled-wave analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Daichi Mitobe, Yushi Suzuki, Toru Shimada
    • 雑誌名

      Journal of Physics Communications

      巻: 4 ページ: 115009

    • DOI

      10.1088/2399-6528/abc9d6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] シリコン表面ナノ構造におけるポリアクリル酸薄膜の赤外吸収増強2022

    • 著者名/発表者名
      島田 透、生田咲智、鈴木裕史、塩谷 暢貴、下赤卓史、長谷川 健
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 厳密結合波解析による金属角柱配列における光学キャビティ効果の検証2021

    • 著者名/発表者名
      水戸部大地、島田 透、鈴木裕史
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 酸塩基指示薬の色と構造の関係2021

    • 著者名/発表者名
      島田 透
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] ブロモチモールブルーおよびチモールブルー溶液が示す色と分子構造の関係2021

    • 著者名/発表者名
      島田 透
    • 学会等名
      2021年度化学系学協会東北大会 化学教育研究協議会東北大会
  • [学会発表] 厳密結合波解析による表面増大赤外吸収における増大場分布の調査2020

    • 著者名/発表者名
      水戸部大地、島田 透、鈴木裕史
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] チモールブルーとブロモチモールの色変化の比較2020

    • 著者名/発表者名
      島田 透
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
  • [図書] 図説 表面分析ハンドブック2021

    • 著者名/発表者名
      日本表面真空学会
    • 総ページ数
      576
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4-254-20170-3

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公開日: 2022-12-28  

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