Siのアルカリ異方性エッチングを利用した超精密赤外デバイスの作製と評価

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K05315
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分30020:光工学および光量子科学関連
• 研究機関: 摂南大学
• 研究代表者: 山田 逸成 摂南大学, 理工学部, 准教授 (40586210)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 赤外用ワイヤグリッド偏光子 / 異方性アルカリエッチング

研究成果の概要

赤外光を透過し，アルカリ水溶液で異方性エッチング加工が可能なシリコン（Si）を基板として使用し，サブ波長周期の格子構造の形成を試みた．Si格子の形成において，マスクとなるSi酸化膜の形成条件，およびフッ化水素酸水溶液によるエッチング条件，水酸化カリウム水溶液によるSiのエッチング条件，さらには偏光子の作製で必要なアルミニウム（Al）を成膜した結果，周期1μm、Al膜厚195nmの格子構造を形成することができた。結果として、波長10μmにおいて、格子に対して垂直は偏光の透過率は48％、そして22dBの消光比を有する赤外用ワイヤグリッド偏光子を作製することができた．

自由記述の分野

偏光デバイス

研究成果の学術的意義や社会的意義

超精密赤外デバイスを安価に作製するにあたり、材料が赤外域で透明であることと、デバイス製作において高価な装置が不要であること、プロセスが簡易であることが重要となる。本手法はSiが赤外域で透明、かつアルカリ水溶液で異方性エッチングが可能であることを活用することで高価な装置が不要となる。加えて、加工速度もドライエッチングよりも高速なので、デバイスの量産化・低コスト化という点で現状よりも優位な手法である。将来的に赤外用偏光子のみならず、波長フィルタ、完全吸収体の製作する上で欠かせない技術になると考えている。