【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
22UT1040
利用課題名 / Title
高い色再現性を備えたシネマトグラフ式フルカラーメタサーフェスホログラムの開発
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,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,EB,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
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
齋藤洋輝,山口眞和
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
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、ターゲット像の色を忠実に再現する2次元フルカラーホログラフィックアニメーションの実現を目的として、窒化シリコンを用いたメタサーフェスホログラムを製作した。この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ピラーを正方格子状に配置した構造体であり、各ピラーは、ピラーの寸法によって透過光に異なる位相遅れを発生させ、1本のピラーで画像の1画素を表現する。本研究では、3つの設計波長（443nm，532nm，633nm）からなるメタサーフェスホログラムを30フレーム製作し、それらの像を重ね合わせて基板をステージにより駆動させることでフルカラーアニメーションを実現した。また、パワーメーターを用いた測定により、開発素子の透過率を評価した。
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)、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。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、素子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設計波長である3種類のレーザーを同時に照射し、ホログラムステージを動かすことで、フルカラーアニメーションに成功した。また、メタサーフェスホログラムの平均透過率は85.5%と先行研究よりも高い値を示した．Fig.1にメタサーフェスホログラムのSEM写真を示す（Fig. 01）。幅約80 nm～200 nm、高さ1500nmの正八角柱名のピラーの構造体が 0.79 mm角内に配置されている。柱の欠損はないが、柱の高さが小さく、テーパ状になっている様子が確認できた。柱の高さは目視による判断のため、人的要因により起こるものである。これについては現在TohoSpecによる高さ測定を試みている。柱のテーパ状は、エッチング用クロムマスクがエッチングに耐え切れない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る。
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)
本研究は科研費基盤研究(B)21H01781により助成を受けたものです。超高速大面積電子線描画装置の利用にあたって、度々サポートしてくださった学術支援専門職員の藤原誠様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.
- Hiroki Saito, Masakazu Yamaguchi, Satoshi Ikezawa, Kentaro Iwami, “Development of a loop animated full-color metasurface hologram with high color reproduction”, Fifteenth International Conference on Sensing Technology (ICST ’15) December 6, 2022.
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