【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.07】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NM0160
利用課題名 / Title
光ナノファイバー堅牢化に向けたALD成膜研究
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
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）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
原子薄膜/ Atomic thin film,ALD,フォトニクス/ Photonics,原子層薄膜/ Atomic layer thin film,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation
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,向原快
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
大井暁彦,尾崎康子,浦野絵里
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
NM-655：分光エリプソメーター [M2000]
NM-644：原子層堆積装置 [SUNALE R-150]
NM-648：FE-SEM+EDX [SU8000]
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
アルミナ成膜は成膜材料としてTMAと酸化剤として純水を用いる標準的なサーマルALDで行った。特に、ジグに固定された光ナノファイバーはジグの熱膨張が原因で破断する可能性があるので、１４０度を上限にした比較的低温での成膜を試みた。成膜状態については、円盤上のジグに参照用のシリコンウェハーを添付しておき、そのウェハー上での成膜の様子をエリプソメーターで測定することで行った。結果としては、早稲田大学で作成した光ナノファイバーサンプルに対してNIMSでALD成膜、その後早稲田大学に持ち帰り光デバイスとしての性能評価を行うことに成功した。また、成膜の前後での光損失は数%増加したことがその性能評価から明らかになった。それと比較して、成膜ガスを導入しない以外は同様のプロセスを経た対照サンプルが1%以下の光損失変化であったことから、成膜工程が損失の原因であることがわかった。今後は成膜パラメタを検討することで、この光学損失を低減させるとともに、成膜後のデバイスを用いて表面機能による光学損失以外の性能評価を進める予定である。
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