【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.24】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24BA0058
利用課題名 / Title
ナノ微細加工装置を用いたプラズモニック試料の作製
利用した実施機関 / Support Institute
筑波大学 / Tsukuba 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）計測・分析/Advanced Characterization
【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）-
キーワード / Keywords
電子顕微鏡/ Electronic microscope,フォトニクス/ Photonics,集束イオンビーム/ Focused ion beam,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,スパッタリング/ Sputtering,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)
久保 敦
所属名 / Affiliation
筑波大学数理物質系
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
木原 孝太郎,元井 慧
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
俵 妙
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
BA-002：スパッタリング装置
BA-003：FIB-SEM
BA-008：電界放出型走査電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
ストラクチャード･ライトには、その光学場の内部構造に対応するスピン角運動量（SAM）ベクトルのテクスチャ（スピンテクスチャ）が付随する。この性質は表面プラズモンポラリトン（SPP）にも当てはまる。超短光パルスから合成されるspace-time波束（ST-WP）の表面波対応であるspace-time SPP波束（ST-SPP）は、ST-WP同様の非回折伝搬や波束形状の伝搬不変性、群速度の可制御性等を有するストラクチャード･SPPであり、通常のSPP波にはない微細なスピンテクスチャを崩すことなく伝搬する。本課題では、ST-SPPを生成するための試料である金属薄膜の作製を行う。
実験 / Experimental
ST-SPPを生成するための試料である、銀（Ag）薄膜の生成、加工、ならびに評価を行った。試料の基板にはシリコン（Si）ウェハを用い、スパッタ装置を用いてAgの薄膜を形成した。次に、集束イオンビーム装置を用い、Ag薄膜にナノスケール幅の直線状スリットを形成した。作製した試料の状態は走査型電子顕微鏡（SEM）で評価した。こののち、表面波の可視化のための蛍光薄膜をスピンコートによりAg表面に塗布した。
結果と考察 / Results and Discussion
本研究でST-SPPを励起するST-WPは、時間幅10 fs、中心波長800 nmのフェムト秒チタン・サファイアレーザーの出力パルスを光源とし、２次元空間光変調素子（SLM）を含む4f系で構成されるシンセサイザーで整形される。ST-WPをAg薄膜のナノスリットに集光することにより、スリット部からAg表面を伝搬するST-SPPを生成した。ST-SPPの生成・伝搬は、Ag表面に形成した蛍光薄膜からの２光子励起蛍光を対物レンズおよびCCDカメラで検出することにより顕微像として可視化した。
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.
- 木原 孝太郎、元井 慧、伊地知 直樹、久保 敦、"Space-time 表面プラズモンのスピンテクスチャの群速度依存性"、第７２回応用物理学会春季学術講演会、2025年3月16日
- K. Kihara, K. Motoi, N. Ichiji, A. Kubo, "Spin-angular momentum structures of space-time surface plasmon polariton wavepackets and their relation to group velocities", Structured and Chiral Light Fields for Interdisciplinary Science, 2025年２月27-28日
- K. Kihara, K. Motoi, H. Kikuchi, N. Ichiji, A. Kubo, "Group velocity dependence of spin-angular momentum structure in space-time surface plasmon polariton wavepackets", ISNTT2024 - International School and Symposium on Nanodevices and quanTum Technologies, 2024年12月2-6日
- A. Kubo, "Femtosecond dynamics of space-time surface plasmon polariton wave packets", ISSP International Workshop; Materials Science of Solids and Surfaces using Radiation Field Controlled in Time/Space Domain, 2024年10月28-31日
- 久保敦, "Space-time表⾯プラズモン波束におけるスピン⾓運動量の３次元構造", 「キラル光物質科学」領域会議, 2024年10月3-4日
- N. Ichiji, H. Kikuchi, M. Yessenov, K. L. Schepler, A. F. Abouraddy, A. Kubo, "Experimental observation of space time surface plasmon polariton wave packet", CLEO 2024, 2024年5月5-10日
- 久保敦, "トポロジカル・プラズモニック・スピン準粒子", 電気学会 マグネティックス研究会, 2024年７月5日
- A. Kubo, "Femtosecond time-resolved microscopy for spatio-temporal characterization of structured surface plasmon polariton wave packets", META2024, 2024年7月16-19日
- A. Kubo, N. Ichiji, H. Kikuchi, M. Yessenov, K. L. Schepler, A. F. Abouraddy, "Space-time surface plasmon polaritons: Wavefront shaping of light and its transfer to surface plasmon waves", OPTICS & PHOTONICS International Congress 2024, OMC24, 2024年4月22-26日
- 久保敦, 伊知地直樹, "表面プラズモンの基礎と時間分解イメージング", 光学, vol. 53, pp. 274-284 (2024)
- N. Ichiji, H. Kikukchi, M. Yessenov, K. L. Schepler, A. F. Abouraddy, A. Kubo, "Observation of space-time surface plasmon polaritons", arXiv:2502.11643 (2025)
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