2018 Fiscal Year Annual Research Report
Research on plasmonic lens for ultraviolet wavelength applying nano-fabrication
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16K04978
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
武田 実 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (90510686)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松井 真二 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 特任教授 (00312306) [Withdrawn]
岡田 真 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 助教 (60637065) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 表面プラズモン / マイクロレンズ / ナノインプリント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においては、金属ナノ構造に励起される表面プラズモンを用い、新規光学素子として数ミクロンサイズと超小型でシンプルな構造ながら、ファーフィールド領域においてサブ波長サイズの集光ビームを生成可能な、紫外域用プラズモニック・マイクロレンズの実現を目指した。またその実用化検討を、ナノインプリント技術を適用して推進し、ナノスケールの光加工や生化学分析などの応用分野開拓に展開することを本研究の目的としている。 平成30年度は前年度に引き続き、紫外域用プラズモニック材料としてAl薄膜を用いたプラズモニックレンズの構造設計、作製評価、及び特性向上の検討を進めた。集光用レーザーは波長375nmの半導体レーザーを用いている。その結果前年度は達成出来なかった、レンズ直径約5μm、焦点距離4μm以上でサブ波長サイズの集光スポットサイズを、近接場顕微鏡による実測定において確認した。先ずレンズ構造設計の最適化により、FDTD電磁場解析による計算では、焦点距離4.4μm、スポットサイズ300nm（半値幅）の結果を確認した。実際のレンズ作製においてもAlスパッタ成膜の膜質等を改善することにより、集光スポットの実測において、焦点距離4.2μmでサブ波長サイズの半値幅340nmを達成し、当初の目標値にかなり近い特性を実現したものと考える。またナノインプリント技術を適用した実用的作製プロセス検討については、UV光ナノインプリントとAl薄膜リフトオフを組合せたプロセスにより、レジストパターンは安定して作製可能になり、リフトオフによるAl薄膜へのパターン転写も実現した。特にナノインプリントについては、ほぼ設計値に近いレジストパターン（リング幅100～200nm)が作製可能になった。一方でリフトオフについては、未だ形状の制御性、再現性など改善すべき点があり、今後の課題として検討を継続する。
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