【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.05.09】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22UT1016
利用課題名 / Title
結晶シリコンメタサーフェスによる可視3次元ホログラム
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学
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）計測・分析/Advanced Characterization
【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
メタサーフェス、ホログラム,電子顕微鏡/Electron microscopy,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,フォトニクス/ Photonics,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)
岩見 健太郎
所属名 / Affiliation
東京農工大学工学院工学府機械システム専攻
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
高橋 俊介,別府 純平
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
藤原誠
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
UT-503：超高速大面積電子線描画装置
UT-600：汎用ICPエッチング装置
UT-603：汎用高品位ICPエッチング装置
UT-855：高精細電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本研究開発は、広視域角かつ肉眼で観察できる3次元ホログラフィックアニメーションの実現を目的として、窒化シリコンを使用したメタサーフェスホログラムを製作した。メタサーフェスホログラムの課題であるホログラム面積の微小さを、超高速大面積描画装置を使用することで、大面積なホログラムの製作を可能とした。製作したメタサーフェスホログラムは、ナノスケールの正八角形の柱が正方格子状に配列されたものである。幅の異なるシリコンナノピラーを配置し、任意の像を投影できる位相分布を再現可能とした。ホログラムの面積は、肉眼で観察できる大きさを実現するために、16384×16384px（5.57mm）とした。製作したホログラムの性能を評価した。
実験 / Experimental
ARIMに設置されている超高速大面積電子線描画装置(F7000S)、汎用ICPエッチング装置(CE-300I)、および汎用高品位ICPエッチング装置(NE-550)を使用して製作し、高精細電子顕微鏡(Regulus 8230)で製作評価を行った。また製作した光学素子は東京農工大学に設置されているパワーメーターなどによる光学測定により、ホログラムの光学特性の評価を実施した。
結果と考察 / Results and Discussion
製作したホログラムに可視光を入射することで、肉眼で観察可能な立体像の投影・観察を行うことができた。Fig.1にメタサーフェスホログラムのSEM写真を示す。幅約80 nm～200 nm、高さ1500nmの正八角柱状の構造体が5.57
mm角内に約2億6840万本配置されている。SEM写真から、柱が一部欠損している様子や、テーパ状になっている様子が確認できる。柱の欠損は、柱形状が高アスペクト比なため、細い形状の柱がエッチングに耐え切れず折れてしまっていると考えられる。柱のテーパ状は、エッチング用のクロムマスクがエッチングに耐え切れず後退していることが要因であると考えられる。今後はエッチング条件の最適化を行い製作精度の向上を図りたい。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 SEM image of a fabricated metasurface
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
超高速大面積電子線描画装置，ドライエッチング装置，走査電子顕微鏡の利用にあたって細やかにサポートしてくださったARIMスタッフの方々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.
- 髙橋 俊介, 池沢 聡, 岩見 健太郎, “肉眼観察可能な誘電体メタサーフェス3Dホログラム”, 第39回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム, 2022年11月15日
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