【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.27】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24UT1231

利用課題名 / Title

シリカデバイスの観察

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（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

ナノファイバー、導波路、Payne Lacey Model ,光導波路/ Optical waveguide,走査プローブ顕微鏡/ Scanning probe microscope

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)

青木 隆朗

所属名 / Affiliation

早稲田大学理工学術院先進理工学研究科物理及応用物理学専攻

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

堀川政太郎,向原快,河野利恵,島崎 雅史

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

太田悦子

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

UT-863：大面積走査プローブ顕微鏡Dimension ICON

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

光ファイバーを細く伸ばしたナノファイバーにアルミナ膜をコーティングしたALDコートナノファイバーは、直径500nm, 長さ1mmの円筒型の導波路であり、その直径は導波する光の波長よりも小さい。このため、強い光閉じ込めとエバネッセント場の染み出しがあり、周囲の媒質と導波光の相互作用を観測することができる。特に、ALDコートナノファイバーの近傍に冷却した中性原子をトラップすると、エバネッセント場を介した量子光学の実験を行うことが可能となる。このデバイスの性能向上のためには、導波路損失を減らすことが重要である。特に、導波路の表面粗さは導波路損失の1つの要因として考えられる。そこで、ALDコートしたデバイスの表面粗さを測定し、それに起因する損失を見積もった。

実験 / Experimental

熱酸化膜シリカ基板を用意し、アルミナ膜を厚さ20μmコーティングした。その後、原子間力顕微鏡のピークフォースタッピングモードにて表面粗さを測定し、アルミナ膜の有無による表面粗さの違いを比較した。測定の一例をFig.1に示す。測定のパラメータは、カンチレバーのチップA110/05-No.5、走査範囲500nm, 走査速度1Hzとして行った。

結果と考察 / Results and Discussion

原子間力顕微鏡により測定された、アルミナ膜コート熱酸化膜シリカの表面粗さの自己相関長は、熱酸化膜基板において8nm, アルミナ膜において5nmであった。これを、Payne Lacey Model を用いて導波路の損失に換算すると0.087%であった。別の方法において測定された導波路損失は1.3%であり、導波路損失のうち表面粗さに由来するものは十分に小さいと想定されることがわかった。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1 アルミナコート熱酸化膜シリカの表面粗さの原子間力顕微鏡による測定結果、走査範囲は500nmである。

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

太田悦子様には装置の取り扱いをご教示いただきました。 この場をお借りして心より感謝申し上げます。

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)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件