【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.05.08】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22IT0014
利用課題名 / Title
単一PSIプラズモ分子の光電流特性と規則正しく配置されたAuナノロッドによるプラズモン増強と偏光依存性
利用した実施機関 / Support Institute
東京工業大学
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）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）-
キーワード / Keywords
リソグラフィ・露光・描画装置, 成膜・膜堆積, 色素増感太陽電池, 電気泳動法, ナノロッド
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)
神戸 遼太
所属名 / Affiliation
東京工業大学
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）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
IT-001：電子ビーム露光装置
IT-002：電子ビーム露光データ加工ソフトウェア
IT-006：走査型電子顕微鏡
IT-012：リアクテブイオンエッチング装置
IT-024：触針式段差計
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
近年、色素増感太陽電池の効率向上のために金属ナノロッドによるプラズモン共鳴が応用されている。本実験では金でできたナノロッドを等間隔、等方向に大面積で配列させることを目的に、金基板上にコートされたPMMA層にナノロッドより一回り大きい穴を開け、電気泳動法を用いてナノロッドの配列を試みた。
実験 / Experimental
金基板上にPMMA膜を約50 nmの厚さになるように調整し成膜する。電子ビーム露光装置を用いて金ナノロッド一つ分より一回り大きい40 nm×100 nm程度の穴(c.f. 金ナノロッド : 直径 25 nm、長さ 70 nm)を2 mm×2 mmの領域に1 μm間隔(約400万個)で空ける。まずシリコン基板をテスト基板としてCADでの寸法と実際の描画との誤差を考慮したパラメータ決定を行う。このパラメータを基に実際に金基板上に露光を行う。金ナノロッドは11-mercaptoundecanoic acidで修飾されており、電気泳動法を用いて各穴にナノロッドを配列、金基板と結合させる。
結果と考察 / Results and Discussion
シリコン基板でのテスト露光の結果以下のパラメータが最適であると結論付けられた。CAD寸法 : 40 nm×110 nm、ドーズ量 : 250 μC/cm^2、現像時間 : 60 sec
Fig.1は金基板上での露光結果のAFM画像である。金基板を陽極、ITO基板を陰極として基板間距離3mm、印加電圧5V、5秒の条件で電気泳動を行ったところ、部分的にナノロッドの配列が確認された(Fig. 2)。この原因として、各穴が金基板表面まで到達していないことが考えられたため、現像時間を80secに延長した。今後この基板を用いて電気泳動の条件についても再度検討しつつ実験を行っていく。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.
1 AFM image of patterning on Au substrate
Fig. 2 Darkfield image of partially aligned Au nanorods
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・参考文献 : Heyou Zhang, Jasper Cadusch, Calum Kinnear,
Timothy James, Ann Roberts, and Paul Mulvaney, “Direct Assembly of Large Area
Nanoparticle Arrays” ACS Nano 2018, 12, 7529-7537
・宮本恭幸先生、梅本先生(東京工業大学)に感謝します。
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.
- ・学位論文 2022年光化学討論会 ポスター発表
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