【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.21】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23UT1134
利用課題名 / Title
光変調のための誘電体メタサーフェスの製作
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo 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）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）その他/Others（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
表面第二高調波発生（表面SHG）,電子顕微鏡/ Electronic microscope,スパッタリング/ Sputtering,膜加工・エッチング/ Film processing/etching
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)
志村 努
所属名 / Affiliation
東京大学生産技術研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
平山颯紀,元志喜,上田康太郎,大村洸翔
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
水島彩子,井上友里恵
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-703：8インチ汎用スパッタ装置
UT-711：LL式高密度汎用スパッタリング装置(2019)
UT-850：形状・膜厚・電気特性評価装置群
UT-600：汎用ICPエッチング装置
UT-855：高精細電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
現在われわれは，シリコンからの表面第二高調波発生（表面SHG）を，サブマイクロスケールの微細な表面構造の工夫によって高効率化することを目指した研究を行っている．支援機関では，われわれが新たに提案した表面構造の作製を行った．
実験 / Experimental
具体的な構造の提案や電磁場計算を用いた設計パラメーターの決定は自機関で行った．支援機関ではスパッタリングによるシリコン層の成膜を行った．また，他機関で蒸着したアルミニウムハードマスクを用いてドライエッチングによるシリコン層の加工，およびアルミニウムハードマスクのウェットエッチングを行った．また，高精細電子顕微鏡によって作製された表面微細構造の確認も行った．
結果と考察 / Results and Discussion
われわれが提案するシリコン表面構造の概要図を図1に示す．この構造は，同形状の正三角柱が直方格子状に配列されている．適切な設計パラメーターにおいては，面に垂直に入射する電場に対し，正三角柱のMie共鳴による強い散乱場が発生する．さらにその散乱場が周期構造由来のBlochモードを励振することで，表面構造内に非常に大きな局在電場が作り出される．この電場がシリコン正三角柱の表面SHGを誘起し，結果として105倍以上のSHG発生効率が期待できることが数値計算により示された．実際に作製された構造の電子顕微鏡画像を図2に示す．現段階ではエッチング時間の調整等に問題があり，まだ目的とする構造の完成には至っていない．今後は各作製プロセスにおいてさらなる調整を重ねる必要がある．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1．提案構造の概要図
図2．作製した構造の電子顕微鏡画像（俯瞰図と正面図）
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
支援機関技術スタッフである東京大学三田研究室の水島彩子技術専門職員には，高精細電子顕微鏡「Regulus 8230」の技術指導をはじめ，構造作製に関する相談にも乗っていただきました．また，同研究室の井上友里恵学術専門職員には，LL式高密度汎用スパッタリング装置「CFS-4EP-LL !-Miller」，および触針段差計「DektakXT」の技術指導を行っていただきました．お二方には心より感謝申し上げます．
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.
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