【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.21】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22KT1233
利用課題名 / Title
自己補対メタマテリアルを用いたテラヘルツ波デバイス
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学
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）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
メタマテリアル,テラヘルツ,二酸化バナジウム,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,蒸着・成膜/Evaporation and Deposition,3D積層技術/ 3D lamination technology
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)
中西 俊博
所属名 / Affiliation
京都大学大学院工学研究科電子工学専攻
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
中村隆央,藤川高嘉
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
KT-104：高速マスクレス露光装置
KT-203：電子線蒸着装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
メタマテリアルとは、波長より小さな構造からなる人工的な媒質のことで、構造の設計により様々な電磁応答を実現することから注目を集めている。特に、2次元構造のメタマテリアルはメタ表面と呼ばれる。本研究では、メタ表面をテラヘルツ波の制御に応用することを目的とし研究を行う。今回、BIC状態と呼ばれる、伝搬電磁波と結合しない状態と伝搬電磁波と結合した非BIC状態を切り替え可能なメタ表面について、実際に試料の作成に取り組んだ。切り替えのための可変要素として、６５度付近で絶縁体-金属転移を示す二酸化バナジウム(VO2)を利用した。
実験 / Experimental
2cm角1mm厚のサファイア基板上に、スパッタ法でVO2を２時間かけて成膜した。メタ表面は金属構造とVO2構造で構成される。まず、スピンコートしたポジ型フォトレジストにVO2パターンを高速マスクレス描画装置で描画し、現像後、酸によるウェットエッチングで構造を作成した。その後、スピンコートしたネガ型リフトオフレジストに金属パターンを高速マスクレス描画装置で描画し、現像後10nmのチタンと200nmの金を電子線蒸着装置を用いて成膜した。そして、リフトオフによって金属構造を作成した。
結果と考察 / Results and Discussion
図1に作成したメタ表面の顕微鏡写真を示す。色のついた部分が金の構造部で、グレーの部分がVO2部を表している。VO2パターンと金パターンで数ミクロンのアラインメントのズレは確認されたが、メタ表面の性能には影響しないものと推測される。今後は、時間領域テラヘルツ分光装置を用いた透過測定を行う予定である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1. 作成したメタ表面
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
基盤研究(C) 20K05360の援助を受け実施された。ここに深く感謝申し上げます。
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