【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.25】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0274
利用課題名 / Title
光ファイバーデバイス性能向上のためのALD成膜
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
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）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,ALD,光導波路/ Optical waveguide
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)
加藤 真也
所属名 / Affiliation
早稲田大学グリーン・コンピューティング・システム研究機構
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
島崎雅史
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
山崎将嗣
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（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)
光ナノファイバーは波長よりも細い直径を持つシリカ製光導波路であり、伝搬する光が導波路外にエヴァネッセント場として染み出すことから、伝搬光と光導波路外を光接続することを可能にする光デバイスである。しかしエヴァネッセント場を活用できる側面は導波路の表面状態にその光学性能が強く依存することを意味するため、表面状態を制御、活用することが重要になる。そこで導波路表面に化学的性質の異なる薄膜を形成することでその機能の向上、堅牢化の実現を図る。
実験 / Experimental
今回は光ナノファイバーの高い光学性能と構造的な堅牢化両立するために単一原子層レベルで膜厚を制御し、高品質な成膜が可能な原子層堆積装置を活用した。早稲田大学で作製した光ナノファイバーサンプルを原子層堆積装置に設置可能な形で特殊なジグに固定し、原子層堆積技術を用いたアルミナの成膜実験にトライした。
結果と考察 / Results and Discussion
光ナノファイバーサンプルを適切に保持するためのジグの寸法の制約もあるため、原子層堆積装置としては、Oxford社のFlexALを選択した。また、熱膨張による影響を考慮して低温成膜が可能なプラズマ成膜手法を採用した。結果としては、全てのサンプルでナノファイバー部が破断する結果になり、波長以下の太さを持つシリカ製導波路への成膜にはさらなる条件の探究が必要であることがわかった。より直径の太いマイクロメータースケールの光ファイバーは破断しなかったことがわかっている。破断の原因としては成膜時の加熱による熱膨張の影響や、成膜プロセスで生成される高い運動エネルギーを持った酸素プラズマによるダメージが考えられる。今後は熱膨張を考慮したサンプルの保持手法の開発や、サンプルへのダメージが小さいことが期待されるサーマルALDやピュアオゾンALDのような手法を用いてトライする予定である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
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)
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