【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.04.27】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22TU0040
利用課題名 / Title
メタマテリアルデバイスの作製 / Fabrication of 300GHz Fresnel-zone-plate film lens based on metamaterial phase shifter
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
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
テラヘルツ, 位相シフト,フレネルゾーンプレート,リソグラフィ/Lithography,メタマテリアルメタマテリアル/ Metamaterial
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)
佐々木 玲子
所属名 / Affiliation
理化学研究所 テラヘルツ光源研究チーム
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
鈴木 哲
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
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)
テラヘルツ波は、光波と電波の境界領域の電磁波であるが、種々の物質に対する指 紋スペクトルが存在すること、生体その他の物質への適度な侵入深さがあること、空 間分解能が高い事などから、研究開発・利用が進められている。 本研究では300GHz帯のテラヘルツ波を想定して、微細なリング共振器を同心円２次元アレイとしたフレネルゾーンプレート（FZP）の開発を行う。THz帯で低損失誘電体を用いてレンズを形成する場合、肉厚レンズとなり、レンズ厚さ、レンズ曲率、収差等の点で、光学素子として好ましいものではなかった。FZPを使用すれば誘電体レンズの欠点を改善できる。 本研究で開発するFZPを図１に示す。リング共振器アレイは高周波電磁界解析ソフト（HFSS）を用いて設計し、ダブルレイヤー構造になっている。このシミュレーションによれば、リング共振器の2次元アレイは300GHzのテラヘルツ波に対して、透過率が約90%、位相変化が約90°となる。この素子を同心円に配置しFZPを構成する。 このパターンをもとにして、レーザー描画装置Heidelberg Instruments DWL2000CEを用いてマスクパターンを製作する。
実験 / Experimental
【実験方法】
まず、レーザー描画装置を用いて、クロムマスクを製作する。次に、BCBをシリコンウエハー上にスピンコーティングし、ベーキングにより固化する。フォトレジスト塗布、露光現像により形成されたFZPパターンにスパッタによりアルミ膜を形成する。フォトレジストをリフトオフし、第２層のBCB膜を形成する。第1層と同様にレジスト膜形成、露光現像、アルミニューム膜形成を行し、リフトオフする。最後に保護膜のBCB膜を形成する。
結果と考察 / Results and Discussion
2022年度はマスクパターンの製作まで行った。
次年度はベンゾシクロブテン（BCB）膜上にアルミニュームのリング共振器素子を形成し、300GHｚにおいてFZPによるレンズ効果を検証する。FZP素子製作ののち、レンズ形状に加工し、300GHz帯で電磁波の収束、検出の実験を行う予定である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1. 300GHz帯メタマテリアルFZPパターン
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.
- デフォルト口頭発表
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