【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
22OS1028
利用課題名 / Title
シリコンナノディスクの吸収増強を用いた近赤外光検出素子の開発
利用した実施機関 / Support Institute
大阪大学
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）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies
キーワード / Keywords
膜加工・エッチング/Film processing and Etching,スパッタリング/Sputtering,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)
長谷部 宏明
所属名 / Affiliation
神戸大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
森朝 啓介
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
OS-103：超高精細電子ビームリソグラフィー装置
OS-110：リアクティブイオンエッチング装置
OS-115：RFスパッタ成膜装置（絶縁体成膜用）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
Mie共鳴を有するシリコンナノディスクのアレイ構造により、近赤外領域で光吸収を大きく増強させるメタサーフェスを開発する。このメタサーフェスによりシリコンのバンドギャップ以下の波長域で動作する光検出デバイスを実現する。本構造作製のために電子線ビームリソグラフィとスパッタリング法によるCr成膜によるエッチングマスク作製、ナノディスクアレイ形成にリアクティブイオンエッチング装置を用いてシリコンの選択エッチングを行う。
実験 / Experimental
本年度はマスク形成のための、電子線リソグラフィー法における電子線ドーズ量の最適化を行った。スピンコート法によりポジ型EBレジスト(ZEP-520A)膜（厚さ~160 nm）を形成後、電子ビームリソグラフィ装置を用いて所望のマスクパターンを描画した。このとき描画時間を変化させることでドーズ量を変化させた。現像液(ZED-N50)により現像した後、スパッタリング法により厚さ30 nmのCr膜を形成した。最後にレジスト除去溶剤(NMP)によりリフトオフを行い、Crマスクの評価を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
下図にリフトオフ後のCrマスクの電子顕微鏡像を示す。ドーズ量172μC/cm2の場合、未反応レジストのためCrマスクの形状が損なわれていることが分かる。一方ドーズ量220μC/cm2の場合、所望の円形のマスクパターン(直径：700 nm、ギャップ長：50 nm)が形成出来ている。またドーズ量を増加させ続けると過露光により円形マスク間のギャップが消失していることが分かる。以上からドーズ量220μC/cm2が本研究において最適な描画条件であることが分かった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1 異なる電子線ドーズ量（(a)172 μC/cm2, (b)220 μC/cm2, (c)296 μC/cm2）でのCrマスクパターンの電子顕微鏡像。
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.
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