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：2023.05.22】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22KT1204

利用課題名 / Title

フォトニッククリスタルを用いた狭角配光LEDの開発

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

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）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）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

キーワード / Keywords

フォトニック結晶,ナノフォトニクス,微細加工,リソグラフィ/Lithography,EB,ナノフォトニクスデバイス/ Nanophotonics device,フォトニクス/ Photonics,3D積層技術/ 3D lamination technology

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)

柏木宏之

所属名 / Affiliation

スタンレー電気株式会社

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

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

KT-115：大面積超高速電子ビーム描画装置

報告書データ / Report

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

フォトニック結晶を用いた発光素子制御の共同研究を行っている。これまで、フォトニック結晶の作製を行ってきたが、約1mm角の面積を描画時間10h以上で描画してきた。ＬＥＤ素子評価の効率化のため、高スループット（約10mm角<1h）の電子線描画によるフォトニック結晶パターン作製行っている。高速描画再現性を評価した

実験 / Experimental

1mm角内の領域にフォトニック結晶を配置し、1mm□パターンを１８か所に作製した。サファイヤ基板上に描画し、描画にかかる時間を検証した。電子線露光量100,150[mC/cm²]の条件下にてレジスト現像後、レジストパターンをＳＥＭ観察し確認を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

描画時間については、概ね30min程度かかることが判明した。搬送時間を考量しても、45minで実施可能なことがわかった。従来の10hよりもスループットは大幅に向上している。次にパターン転写性を示す。Fig. 1はＳＥＭ観察時のパターンを示している。転写パターンは、露光量に応じて孔径が変化していることがわかる。SEM像から孔径を算出し、Fig.2に露光量と孔径のグラフを示す。露光量100[mC/cm²]に対して150[mC/cm²]では、孔径も増加していることが言える。露光量100[mC/cm²]の孔径は42.03 [nm](標準偏差σ=2.96[nm])、露光量150[mC/cm²]の孔径は60.50[nm](σ=2.65[nm])であった。結果、露光量の調整により、レジスト上の所望の孔径に制御できる目途が立った。今後、加工検証を進めていく。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1 (a) SEM観察像（100μC/cm²)

Fig. 1 (b) SEM観察像（150μC/cm²）

Fig. 2 露光量と孔径の関係

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：2件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件