利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.26】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22KT1202

利用課題名 / Title

酸化チタン(IV) ナノアンテナシールの作製

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）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials

キーワード / Keywords

ナノアンテナ,ガラス基板,リソグラフィ/Lithography,ナノ粒子/ Nanoparticles

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)

村井俊介

所属名 / Affiliation

京都大学　大学院工学研究科

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

井上　雄斗

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

岸村眞治,海津利行

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution

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

KT-226：ナノインプリントシステム

報告書データ / Report

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

金属あるいは誘電体ナノ粒子の周期配列構造は、それぞれ局在型表面プラズモン共鳴（LSPR）およびミー共鳴と光回折の協同モードの励起により光と強く相互作用するため、ナノアンテナと呼ばれる。ナノアンテナはトップダウンプロセスにより作製されるが、この手法では特定の基板上にしか構造を作製することができない。これはナノアンテナ応用上の大きな妨げである。ナノアンテナシールはこの制限を払拭することが可能である。本研究室ではこれまでにポリビニルピロリドン（PVP）犠牲層の上にナノアンテナを作製し、ポリジメチルシロキサン(PDMS)フィルムにナノアンテナを埋入させたのち犠牲層を溶解する転写プロセスによりアルミニウムナノアンテナシールの作製に成功している。本研究では新しい犠牲層を用い、ナノアンテナとして可視光域での高い屈折率と低い吸収を併せ持つTiO₂ナノ粒子の周期アレイ構造を選択し、PDMSフィルムへの埋入と犠牲層の溶解による転写をおこなった。

実験 / Experimental

SiO₂ガラス基板上にスピンコートにより塗布した犠牲層薄膜上にTiO₂薄膜をスパッタ成膜し、ナノインプリントと反応性イオンエッチングを施し、TiO₂矩形ナノ粒子の正方周期アレイ（周期560 nm）からなるナノアンテナを構築した。得られたアレイをPDMSで被覆し、純水に浸漬することで犠牲層薄膜を取り除き、PDMSに転写した。得られたナノアンテナシールの消光スペクトルを測定した。

結果と考察 / Results and Discussion

従来のPVP犠牲層を用いたTiO₂ナノアンテナの転写は犠牲層溶解に時間がかかり構造作製が困難であったが、新しい犠牲層を用いることで犠牲層上の構造作製が容易になり、TiO₂ナノアンテナの転写に成功した。TE、TM偏光下の消光スペクトルには回折線に沿ったピークが見られ、共鳴の励起が確認できた（Fig.1, 2）。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1 Extinction spectra of the TiO₂ nanoantenna sticker as a function of incident angle for TE-polarized incident light. The dotted lines denote the in-plane diffraction conditions.

Fig.2 Extinction spectra of the TiO₂ nanoantenna sticker as a function of incident angle for TM-polarized incident light. The dotted lines denote the in-plane diffraction conditions.

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) Fabrication of Flexible Sticker of Si metasurface by a Transfer Process Yuto Inoue, Shunsuke Murai and Katsuhisa Tanaka, Nanoimprint and Nanoprint Technology Conference (NNT) 2022, Toyama (Oct. 5-7, @toyama international conference center).

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