| 研究課題/領域番号 |
25420707
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
松下 祥子 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (50342853)
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| 研究分担者 |
松谷 晃宏 東京工業大学, 技術部, 技術職員 (40397047)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | ナノ加工 / 微細構造 / 自己集積 / リソグラフィー / 酸化チタン / ナノ構造作製 |
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| 研究実績の概要 |
我々は本研究において、これまでに、光照射により励起電子と励起正孔を持つ酸化チタンのリソグラフィー技術を構築し、電気化学フォトニック結晶の作製に挑んできた。しかしながら、直接酸化チタン単結晶を加工する手法では、少なくとも我々が持つリソグラフィー装置においては十分なアスペクト比が得られず、z軸方向の繰返し周期は最大でもわずか１である。これでは３次元に光を閉じ込めることができず、我々が望んだ「フォトニック結晶内の光電気化学反応」に到達できなかった。
そこで昨年度からは、まずは３次元に構造体を作製する方法を、トップダウンならびにボトムアップ手法を組み合わせて生み出すことに注力した。光を完全に閉じ込める完全フォトニックバンドギャップの形成には、周期を形成するユニット間の間隔制御など、細部にわたった３次元の加工技術が求められる。トップダウン手法は思うままに構造設計をデザインできることが特徴だが、光造形法などの特殊な３次元構造作製方法を除けば、一般的には３次元に構造物を作製できない点が欠点である。一方、ボトムアップ手法は、基本的に３次元に構造を作ることが得意だが、細部の設計が苦手であり、どうしてもユニット間は最密充填になりやすい。
そこでまず、材料は酸化チタンにこだわらず、トップダウン手法で実績のあるシリコン、ならびにボトムアップ手法で実績のあるポリスチレン微粒子を用いて、より複雑な３次元構造を作る挑戦を行った。トップダウン手法にてテンプレートとなる孔（四角形および円）を作製し、そこに球状微粒子をボトムアップ手法で導入することで、球と球の間隔が制御された四重極構造などが作製できた。今後、このような手法で作製される構造に対し、フォトニックバンド構造がどのようになるのかの検討を行っていく。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
上記で記載させていただいたように、３次元での電気化学フォトニック結晶作製に難航しており、電気化学フォトニック結晶内の化学反応という一番興味深い研究にたどり着けていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究申請段階では、３次元フォトニック結晶はリソグラフィーのみで作製する予定であったが、上記のようにリソグラフィーのみでは完全に光を閉じこめる構造の作製が困難である。そこで今後は、トップダウンとボトムアップを組み合わせた、より複雑な３次元構造体の作製方法に注力する。トップダウン手法として加工する材料にはSi基板の使用を続行し、ボトムアップ手法で利用する材料としては、まずはポリスチレン微粒子の使用を、その後光電気化学材料を内包もしくは表面コートしたポリスチレン微粒子の使用を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
先の報告書に記述させていただいたように、フォトニック結晶の作製手法を根本的に変更せざるを得なかったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
新しく検討する手法はSi基板のトップダウン加工、ならびに球状微粒子のボトムアップ集積を組み合わせたものである。したがって、下記のような使用計画を考えている：
トップダウン加工に伴う装置使用・消耗品 50万、ボトムアップ加工に伴う消耗品 10万、国内・国外発表に伴う出費 40万、その他謝金など 10万程度となる残金
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