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本研究では、周期性等の長距離秩序をもたないにも関わらず3次元フォトニックバンドギャップ(3D-PBG)を形成する「フォトニック・アモルファス・ダイヤモンド（PAD）」を用いた全く新しいタイプの光制御素子の開発を目的とした。具体的にはi)テラヘルツ帯(λ～300μm)、光波帯(λ～3μm)でPAD構造を作製すること、ii)PAD中に組み込んだ点欠陥共振器、線欠陥導波路等の光制御素子の基本性能を明らかにして設計指針を確立すること、iii)PADにおける3D-PBG形成機構の理論解明を行うこと、を目的とした。
昨年度は主にi)のテラヘルツ帯PADの作製を進めた。特に最大の課題であったロッド部の実効誘電率を上げることに注力した。本実験ではテラヘルツ帯PADを以下の方法で作製している。まず本科研費で購入したマイクロ光造形装置を用いて構造体を作製する。この装置は標準的にはアクリル系光硬化性樹脂を材料とするが 、これでは3D-PBG形成のための誘電率コントラストが不十分であるので、樹脂中に粒径約100nmのアルミナ粒子を均一に分散させ、造形後に600℃、2hの焼鈍により樹脂をとばし、さらに1500～1800℃でアルミナ粒子の焼結を行う。これによりアルミナロッドからなるPAD構造の作製を試みている。しかしながら、空隙がないような完全な焼結には中々いたらず、バンドギャップを形成するのに十分な実効誘電率が得られるほどにロッド空隙率を下げることが最大の課題であった。昨年度までに空隙率約15％まで下げることに成功した。バンド計算によるとこれはバンドギャップが形成するのに十分な値であったが、テラヘルツ波透過実験を実施したところ明確なギャップ形成は確認できなかった。これは、作製精度が十分でなく設計どおりの構造が十分忠実には実現していないためであることが明らかになった。現在、作製精度をあげるための作成条件の改善を進めている。
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