【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.07.28】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22OS1020

利用課題名 / Title

円偏光素子の開発

利用した実施機関 / Support Institute

大阪大学 / Osaka 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）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）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

キーワード / Keywords

リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,EB

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)

戸田 晋太郎

所属名 / Affiliation

大阪大学

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

村田雄生,市川修平,竹内将人,堀内宏太朗,鈴木恭平

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）,技術相談/Technical Consultation

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

OS-105：高速大面積電子ビームリソグラフィー装置
OS-111：リアクティブイオンエッチング装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

高屈折率材料と空気を用いた1次元周期構造は面内の屈折率に異方性が生じることから適切に構造を設計することで1/4波長板として機能することが知られている。そこで本研究では直線偏光した半極性(20-21) InGaN LED上へ窒化ケイ素と空気の周期構造の作製を目的とし、高速大面積電子線リソグラフィ装置(50keV EBL)と、リアクティブイオンエッチング装置(RIE-10NOU)を用いて周期構造の作製、SEMを用いた構造評価を実施した。高屈折率材料と空気を用いた1次元周期構造は面内の屈折率に異方性が生じることから適切に構造を設計することで1/4波長板として機能することが知られている。そこで本研究では直線偏光した半極性(20-21) InGaN LED上へ窒化ケイ素と空気の周期構造の作製を目的とし、高速大面積電子線リソグラフィ装置(50keV EBL)と、リアクティブイオンエッチング装置(RIE-10NOU)を用いて周期構造の作製、SEMを用いた構造評価を実施した。

実験 / Experimental

まず、(20-21) InGaN LED上にあらかじめ窒化ケイ素を成膜(膜厚430 nm)した試料を用いて以下の手順で周期構造の作製を行った。続いて、ZEP-A520、エスペイサーの順に試料にスピンコートし、高速大面積電子線リソグラフィ装置を用いて線幅70 nm、周期200 nmでリソグラフィを実施した。現像後リアクティブイオンエッチング装置を用いてAr流量：10 sccm、CHF₃流量：20 sccm、圧力：1.3 Pa、RF電力：100 W、エッチング時間：5 min×2 の条件でエッチングを行った。　最後にトリクレンを用いてレジストを除去し試料を作製した。

結果と考察 / Results and Discussion

作製した試料はSEMを用いて構造評価を行った。図1に作製した平面SEM像を示す。図1からわかるように周期構造の作製を確認することができた。しかし、線幅に乱れが見られた。またパターニング後のレジストを観察した平面SEM像を図2に示す。図2では線幅の乱れはあまり確認できないことから乱れはエッチングによって発生したものと考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1　作製試料の平面SEM像

図2　パターニング後レジスト表面の平面SEM像

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.

1. 村田雄生 他, "Si3N4メタサーフェスを利用した半極性(20-21) InGaN円偏光素子の設計" 第70回応用物理学会春季学術講演会(東京 3月)
2. 鈴木恭平 他, "ナノピラー型メタ表面を用いた円偏光InGaN発光素子の設計" 第70回応用物理学会春季学術講演会(東京 3月)

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