2015 Fiscal Year Research-status Report
GaNの光学異方性を用いた金属ワイヤーグリッド伝搬型表面プラズモンセンサー
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26390082
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
元垣内 敦司 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00303751)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 表面プラズモンセンサー / 回折格子 / 金属 / 屈折率 / 感度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、GaNと金属ワイヤーグリッドを用いて、屈折率が1.5以上の媒質の高感度検出が可能な伝搬型表面プラズモンセンサーを実現することを目指し、次のことを目的に研究を行う。1.GaNと金属薄膜による伝搬型表面プラズモンセンサーを作製し、光学異方性があるGaNの面方位と表面プラズモンポラリトン（SPP）励起の関係について調べる。2.GaN基板上に金属ワイヤーグリッドを用いた伝搬型表面プラズモンセンサーを作製し、GaNの面方位と金属ワイヤーグリッドの面内方向がSPP励起に及ぼす効果を明らかにする。3.GaNと金属ワイヤーグリッドによる伝搬型表面プラズモンセンサーで、屈折率が1.5より大きい被測定媒質（目標濃度は1%以下）に対して、センシングできることを実証する。
これらの目標に対して、本年度はガラス基板上に周期600nmの1次元Au回折格子を用いた表面プラズモンセンサーを作製し、屈折率が1.70までの媒質の検出ができることを実験とシミュレーションから明らかにする。
媒質の屈折率がn=1.700のときの反射率特性の結果から入射角度25.6°で反射率の急激な低下が見られた。このとき反射率が低下する角度で透過率が急激に増加していることと、磁場分布のシミュレーションから、この角度で磁界がAuと媒質の界面に集中していることが分かった。これらのことから、この角度において表面プラズモン共鳴による異常透過現象が起きていると考えられる。次に、異なる屈折率(n=1.55-1.70)を持つ媒質に対する、金属がAuとAgの場合で透過率の波長依存性を計算し、この結果から、FOM(Figure of Merit)の値の計算を行った。金属にAuを用いたときよりも、Agを用いたときの方がFOMは3倍以上高い値となった。このことから、Agを用いたときの方が高いセンサー性能を示すと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ガラス基板上の1次元Au回折格子で屈折率が1.70の媒質の検出に成功し、更に感度を改善するための方法について、見通しが得られたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に得られた成果を踏まえ、実験で屈折率1.70の媒質の高感度検出を確認し、GaNを用いた表面プラズモンセンサーへの展開を図る。
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| Causes of Carryover |
購入を予定していた消耗品が、当初の計画より少ない量で研究を遂行することができたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究用消耗品等で執行すると共に、次年度が最終年度なので残金が発生しないように計画的に使用する。
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