【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.10】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24TU0018
利用課題名 / Title
メタサイトを志向したナノ構造作製
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
光デバイス/ Optical Device,フォトニクスデバイス/ Nanophotonics device,メタマテリアル/ Metamaterial,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,膜加工・エッチング/ Film processing/etching
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
押切 友也
所属名 / Affiliation
東北大学 多元物質科学研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
山川公太
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
森山 雅昭
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
椀状共振器は、平面型の共振器と比較して高い集光性能を示すことが電磁界シミュレーションによりわかっている。そこで本研究では、このパラボラ型共振器の基材となる椀状構造を、高スループットなレーザー描画と現像によって作製することを目的とした。
実験 / Experimental
ポジティブ（p）型シリコン（Si）基板に対し、ノボラック系ポジ型フォトレジストに紫外光を露光・現像して得た椀状パターン（周期600 nm、深さ約100 nm の六方格子アレイ）ここに、深掘り反応性イオンエッチング装置（Deep-RIE#1）によるドライエッチングを行い、パターンを基板に転写した。エッチング条件は、SF6 40 sccm, C4F8 60 sccm, Platen HF 30 W, Coil RF 600 W, Pressure 1 Paで行った。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig.1に、Laserpower 33 mW、30 mW、28 mW、設計直径500 nmの条件で描画したレジストパターン（a, b, c）と、そのパターンを346 sのエッチングにより転写することで得られたパターン（d, e, f）のAFM形状図と高さプロファイルを示す。これらの図より、パターンが等方的に大きくなり、不均一な六方格子パターンとなる様子が観察され、このことから今回のエッチング条件では違法性エッチングに加え、等方的なエッチングが進行したことが分かった。また、エッチング後のパターン深さはレジストパターンよりも浅くなっているが、これは等方的なエッチングにより、隣接パターン同士で融合したためである。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 AFM height profiles of (a, b, c) resist pattern and (d, e, f) pattern on silicon after 346 s etching. Laser drawing conditions: Designed diameter: 500 nm and Laserpower: (a, d) 33 mW, (b, e) 30 mW and (c, f) 28 mW.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Tomoya Oshikiri, Strong Light Confinement by a Plasmon-Coupled Parabolic Nanoresonator Array, The Journal of Physical Chemistry C, 128, 5271-5279(2024).
DOI: 10.1021/acs.jpcc.3c07224
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Tomoya Oshikiri. "Visible light active photocathode under modal coupling regime" IPS-24/ICARP2024(Hiroshima, Japan) 2024年7月30日
- Tomoya Oshikiri, Toshiaki Hayakawa, Hiromasa Niinomi, Masaru Nakagawa, "Light-harvesting antenna of parabolic nanoresonator array coupled with plasmons" the 37th International Microprocesses and Nanotechnology Conference(Kyoto, Japan) 2024年11月13日
- 山川好汰、押切友也、森田伊織、東島大介、長谷川友子、湖海結菜、新家寛正、中川勝、”レーザー描画・現像を利用した椀状ナノ構造配列体の作製” 第72回応用物理学会春季学術講演会（千葉）、2025年3月15日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件