• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2013 年度 実績報告書

金属サブ波長構造を用いた動的プラズモン増強場の創製

研究課題

研究課題/領域番号 23310069
研究機関北海道大学

研究代表者

西井 準治  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (60357697)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワード表面プラズモン / 金属ナノ構造 / スパッタ法 / 蒸着法 / プラズモン共鳴 / 表面モルフォロジー
研究概要

本研究は、外部変調可能なプラズモン増強場を創製することを目的とし、パラジウム金属を用いたプラズモン回折格子の作製と評価、および、それを用いた水素センシング特性の評価に取り組んだ。
1.電場解析による構造の最適化:パラジウム回折格子の光学特性のシミュレーションには厳密結合波解析(RCWA)を用いた。パラジウム膜厚200nm、格子周期500nm、デューティ比0.5、格子深さ60nmの矩形の場合、波長850nmのp-偏光が入射角度42度で最も強くプラズモン結合した。
2.パラジウム回折格子の作製と評価:構造設計から見積られた格子パラメータをもとに、石英基板表面に二光束干渉露光とドライエッチングで1次元格子を形成し、その表面にスパッタ法でパラジウムを200nm成膜した。得られた格子にレーザーダイオード(LD)光(850nm、p偏光)を入射したところ、入射角度42度でプラズモン結合による反射率の低下が見られた。回折格子での明確なSPR曲線は過去の文献には報告がなく、本研究が初めてであると考えられる。
3.水素応答性の評価:水素雰囲気中でパラジウム回折格子を評価するため、水素ガスを導入可能な光学系を構築した。チャンバー内に窒素-水素混合ガスを導入し、0次反射光強度の入射角度依存性を調べたところ、偏光状態やプラズモン共鳴状態に依存することなく、水素濃度に応じて反射率が変化することがわかった。したがって、これまでパラジウム薄膜のプラズモン共鳴を用いた水素センシングに関する多くの報告があるが、その多くは、水素吸蔵による自由電子密度変化に応じた反射率の低下を検出している可能性が高い。水素検出の全光化は、今後の水素の安全利用の上で極めて重要であるが、パラジウム薄膜のプラズモン共鳴を用いた水素の高感度検出を実現するためには、誘電体フォトニック結晶構造の利用など、さらなるデバイス構造の最適化が必要である。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (40件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (26件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Mechanism of hologram formation on glass surface by recording technique with corona discharge2014

    • 著者名/発表者名
      D. Kobayashi, Y. Yamamoto, K. Yamamoto, S. Funatsu, K. Harada and J. Nishii
    • 雑誌名

      Journal of Surface Analysis

      巻: 20(3) ページ: 226-229

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deformable silicone grating fabricated with a photo-imprinted polymer mold2014

    • 著者名/発表者名
      I. Yamada, J. Nishii and M. Saito
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 85 ページ: 013102-1-4

    • DOI

      org/10.1063/1.4861198

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modeling and imprint fabrication of an infrared wire-grid polarizer with an antireflection grating structure2014

    • 著者名/発表者名
      I. Yamada, N. Yamashita, T. Einishi, M. Saito, K. Fukumi and J. Nishii
    • 雑誌名

      Infrared Physics & Technology

      巻: 64 ページ: 13-17

    • DOI

      org/10.1016/j.infrared.2014.01.002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proton implantation into tungsten phosphate glass using corona discharging2013

    • 著者名/発表者名
      T. Shoji, H. Ikeda, H. Mayama, H. Nishiyama and J. Nishii
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 48(Published) ページ: 81-84

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of demolding force for glass-imprint process2013

    • 著者名/発表者名
      H. Ikeda, H. Kasa, H. Nishiyama and J. Nishii
    • 雑誌名

      Journal of Non-Crystalline Solids

      巻: 383 ページ: 66-70

    • DOI

      10.1016/j.jnoncrysol.2013.04.055

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of alkali-free and high-proton concentration layer in a soda lime glass using non-contact corona discharge2013

    • 著者名/発表者名
      H. Ikeda, D. Sakai, S. Funatsu, K. Yamamoto, T. Suzuki, K. Harada and J. Nishii
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 114 ページ: 063303-1-6

    • DOI

      10.1063/1.4817760

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-temperature fabrication of fine structures on glass using electrical nanoimprint and chemical etching2013

    • 著者名/発表者名
      N. Ikutame, K. Kawguchi, H. Ikeda, D. Sakai, K. Harada, S. Funatsu and J. Nishii
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 114 ページ: 083514-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4819321

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimization of Metal Quality for Grating Coupled Surface Plasmon Resonance2013

    • 著者名/発表者名
      T. Shibata, H. Ikeda, H. Nishiyama, K. Tawa and J. Nishii
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 48 ページ: 179-183

    • DOI

      10.1016/j.phpro.2013.07.029

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of demolding force by parallel mold press for glass imprint2013

    • 著者名/発表者名
      H. Ikeda, H. Kasa, H. Mayama, H. Nishiyama and J. Nishii
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 48 ページ: 109-112

    • DOI

      10.1016/j.phpro.2013.07.018

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Substitution of Sodium Ions in Tungsten Phosphate Glass with Protons2013

    • 著者名/発表者名
      T. Ishiyama, S. Suzuki, J. Nishii, T. Yamashita, H. Kawazoe and T. Omata
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 160 ページ: E143-E147

    • DOI

      10.1149/2.093311jes

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Incident angle and temperature dependence of WSi wire-grid polarizer2013

    • 著者名/発表者名
      I. Yamada, J. Nishii and M. Saito
    • 雑誌名

      Infrared Physics & Technology

      巻: 63 ページ: 92-96

    • DOI

      org/10.1016/j.infrared.2013.12.009

    • 査読あり
  • [学会発表] 電圧印加ガラスインプリントによる微細構造の形成機構解明2014

    • 著者名/発表者名
      三澤 貴浩、生田目 直季、酒井 大輔、阿部 太郎、原田 建治、西井 準治
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス(相模原市)
    • 年月日
      20140317-20140320
  • [学会発表] コロナ放電処理を利用したソーダライムガラスの異方性ウェットエッチング2014

    • 著者名/発表者名
      酒井 大輔、西浦 崇雄、角田 聡、西井 準治
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス(相模原市)
    • 年月日
      20140317-20140320
  • [学会発表] 電圧印加インプリントによるガラス表面への微細構造形成2014

    • 著者名/発表者名
      三澤 貴浩、生田目 直季、酒井 大輔、阿部 太郎、西井 準治
    • 学会等名
      The 24th Meeting on Glasses for Photonics 2014
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      20140214-20140214
  • [学会発表] Introduction of Proton into Phosphate Glass under Corona Discharge Plasma in Hydrogen Atmosphere2013

    • 著者名/発表者名
      T. Shoji, H. Ikeda, D. Sakai and J. Nishii
    • 学会等名
      The 14th RIES-Hokudai International symposium
    • 発表場所
      ガトーキングダム札幌(札幌市)
    • 年月日
      20131211-20131212
  • [学会発表] Plasmonic characteristics of palladium for hydrogen sensing2013

    • 著者名/発表者名
      T. Shibata and J. Nishii
    • 学会等名
      The 14th RIES-Hokudai International symposium
    • 発表場所
      ガトーキングダム札幌(札幌市)
    • 年月日
      20131211-20131212
  • [学会発表] コロナ放電処理されたガラス表層の深さ方向分析2013

    • 著者名/発表者名
      鈴木 俊夫、関根 朋美、秋葉 周作、山本 清、池田 弘、酒井 大輔、原田 建治、西井 準治
    • 学会等名
      第54回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 関西センター(大阪府池田市)
    • 年月日
      20131121-20131122
  • [学会発表] Pd金属を用いた表面プラズモンによる水素検出2013

    • 著者名/発表者名
      柴田 智広、西井 準治
    • 学会等名
      第54回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 関西センター(大阪府池田市)
    • 年月日
      20131121-20131122
  • [学会発表] 水素雰囲気中におけるコロナ放電処理によるイオン交換2013

    • 著者名/発表者名
      川口 慶雅、池田 弘、酒井 大輔、原田 建治、秋葉 周作、鈴木 俊夫、西井 準治
    • 学会等名
      第54回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 関西センター(大阪府池田市)
    • 年月日
      20131121-20131122
  • [学会発表] Proton Injection into Phosphate Glasses by Corona Discharge Treatment2013

    • 著者名/発表者名
      T. Shoji, H. Ikeda, D. Sakai and J. Nishii
    • 学会等名
      The 30th Japan-Korea International Seminar on Ceramics
    • 発表場所
      北九州国際会議場(北九州市)
    • 年月日
      20131120-20131123
  • [学会発表] Cation Exchange in Glasses Using Corona Discharge Treatment2013

    • 著者名/発表者名
      K. Kawguchi, H. Ikeda, D. Sakai, K. Harada, S. Akiba, T. Suzuki and J. Nishii
    • 学会等名
      The 30th Japan-Korea International Seminar on Ceramics
    • 発表場所
      北九州国際会議場(北九州市)
    • 年月日
      20131120-20131123
  • [学会発表] Plasmonic coupling characteristics of palladium grating for hydrogen sensing2013

    • 著者名/発表者名
      T. Shibata, H. Ikeda and J. Nishii
    • 学会等名
      The 30th Japan-Korea International Seminar on Ceramics
    • 発表場所
      北九州国際会議場(北九州市)
    • 年月日
      20131120-20131123
  • [学会発表] プロトン導入によるリン酸塩ガラス中の構造変化と伝導性評価2013

    • 著者名/発表者名
      荘司 孝斗、池田 弘、酒井 大輔、西井 準治
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      長岡市グランドホテル(新潟県長岡市)
    • 年月日
      20131024-20131025
  • [学会発表] 水素センシングのためのパラジウムグレーティングのプラズモン特性2013

    • 著者名/発表者名
      柴田 智広、西井 準治
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      長岡市グランドホテル(新潟県長岡市)
    • 年月日
      20131024-20131025
  • [学会発表] Selective SiO2 Deposition on Electrically Imprinted Glass Surfaces2013

    • 著者名/発表者名
      D. Sakai, N. Ikutame, K. Kawguchi, J. Nishii, H. Ikeda and K. Harada
    • 学会等名
      NNT2013
    • 発表場所
      Hotel Fira Palace(スペイン)
    • 年月日
      20131021-20131023
  • [学会発表] Fabrication of fine structures on a glass using electrical nanoimprint process2013

    • 著者名/発表者名
      N. Ikutame, D. Sakai, J. Nishii, H. Ikeda and K. Harada
    • 学会等名
      NNT2013
    • 発表場所
      Hotel Fira Palace(スペイン)
    • 年月日
      20131021-20131023
  • [学会発表] コロナ放電を用いたガラスへの潜像記録及び顕在化2013

    • 著者名/発表者名
      酒井 大輔、原田 建治、原 悠一郎、池田 弘、山本 清、山本 雄一、舩津 志郎、西井 準治
    • 学会等名
      第14回情報フォトニクス研究グループ研究会
    • 発表場所
      倶楽部錦渓(札幌市)
    • 年月日
      20130923-20130925
  • [学会発表] Fluorescence Imaging of Neuron Cells Cultured on a Plasmonic Dish2013

    • 著者名/発表者名
      K. Tawa, T. Yasui, C. Hosokawa, J. Nishii and H. Aota
    • 学会等名
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] 電圧印加ガラスインプリントによる高アスペクト比構造の形成2013

    • 著者名/発表者名
      生田目 直季、池田 弘、酒井 大輔、原田 建治、秋葉 周作、鈴木 俊夫、西井 準治
    • 学会等名
      第74 回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] 表面プラズモン共鳴/ 導波モード励起を利用した発光ナノデバイスによる偏光識別2013

    • 著者名/発表者名
      印藤 健也、森田 晋平、山本 俊介、田和 圭子、西井 準治、三ツ石 方也、宮下 徳治
    • 学会等名
      第74 回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] コロナ放電選択堆積によって形成した周期構造2013

    • 著者名/発表者名
      酒井 大輔、池田 弘、原田 建治、原 悠一郎、山本 清、山本 雄一、西井 準治
    • 学会等名
      第74 回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] コロナ放電処理によるガラス中のアルカリイオン交換2013

    • 著者名/発表者名
      川口 慶雅、池田 弘、酒井 大輔、原田 建治、秋葉 周作、鈴木 俊夫、西井 準治
    • 学会等名
      第74 回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] Selective chemical vapor deposition for electrically pretreated glass2013

    • 著者名/発表者名
      D. Sakai, H. Ikeda, K. Harada, Y. Hara, K. Yamamoto and J. Nishii
    • 学会等名
      Optics in Engineering 2013
    • 発表場所
      宇都宮大学(栃木県宇都宮市)
    • 年月日
      20130902-20130905
  • [学会発表] コロナ放電処理によるシリケートガラス中のアルカリ-プロトン置換2013

    • 著者名/発表者名
      川口 慶雅、池田 弘、酒井 大輔、原田 建治、西井 準治
    • 学会等名
      日本化学会北海道支部2013年夏季研究発表会
    • 発表場所
      北見工業大学(北海道北見市)
    • 年月日
      20130720-20130720
  • [学会発表] コロナ放電を用いたガラスホログラムの潜像記録及び顕在化2013

    • 著者名/発表者名
      酒井大輔、原田建治、原悠一郎、池田弘、山本清、山本雄一、舩津志郎、西井準治
    • 学会等名
      ホログラフィック・ディスプレイ研究会
    • 発表場所
      北見工業大学(北海道北見市)
    • 年月日
      2013-10-18
  • [学会発表] Visualizing Method of Index Modulated Hologram in Glass Using Corona Discharge2013

    • 著者名/発表者名
      D. Sakai, K. Harada and J. Nishii
    • 学会等名
      IWH2013
    • 発表場所
      北見工業大学(北海道北見市)
    • 年月日
      2013-10-15
  • [学会発表] 電圧印加ガラスインプリントによる微細構造の形成機構解明2013

    • 著者名/発表者名
      生田目直季、池田弘、酒井大輔、原田建治、西井準治
    • 学会等名
      日本化学会北海道支部2013年夏季研究発表会
    • 発表場所
      北見工業大学(北海道北見市)
    • 年月日
      2013-07-20
  • [図書] ナノインプリント技術2014

    • 著者名/発表者名
      西井準治
    • 総ページ数
      70-82
    • 出版者
      電子情報通信学会
  • [図書] CERAMICS JAPAN2014

    • 著者名/発表者名
      池田 弘、酒井 大輔、西井 準治
    • 総ページ数
      3
    • 出版者
      日本セラミックス協会
  • [備考] 光電子ナノ材料研究分野

    • URL

      http://www.es.hokudai.ac.jp/labo/photocontrol/

URL: 

公開日: 2015-05-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi