【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.07.04】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23HK0053
利用課題名 / Title
長距離伝搬型プラズモンポラリトン導波路構造の作製
利用した実施機関 / Support Institute
北海道大学
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
表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,スパッタリング/ Sputtering,電子線リソグラフィ/ EB lithography,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,ダイシング/ Dicing,フォトニクス/ Photonics
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)
笹倉 弘理
所属名 / Affiliation
北海道大学大学院工学研究院 応用物理学専攻
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
松尾保孝
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
HK-611：多元スパッタ装置
HK-609：ヘリコンスパッタリング装置
HK-621：反応性イオンエッチング装置
HK-613：プラズマCVD装置
HK-626：光学干渉式膜厚計
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
光の回折限界を超えた, 光量子密度の向上に伴う光学非線形性の増強により, 光子数識別位相ラベルを付与し, 量子情報ネットワーク形成に向けた量子チャネルの保守機構への応用を目的としている. 本年度は光量子密度を向上が期待される誘電体/金属/誘電体(IMI)型の長距離伝搬型表面プラズモンポラリトン導波路の作製を行った.
実験 / Experimental
シリコン基板に加熱により誘電体であるSiO2と同様な性質を示すHSQをスピンコートし, 電子線描画装置を用いて, 長さ1 mm, 幅4, 8, 16 umのストリップ構造を形成させ, 現像後ヘリコンスパッタ装置を用いて, 良好な膜質を得やすいAuを30 nm成膜した. その後, 再びHSQをスピンコートし, 誘電体層を形成させて, 2重のIMI型ストリップアレイを作製した. この後, ストリップ構造に対してエンドファイヤーカップリングによる表面プラズモンポラリトン形成を狙い, 成膜した試料をダイシングした. 作製したAu導波路に対して透過光強度の偏光依存性を評価した.
結果と考察 / Results and Discussion
今年度の光学評価では, 表面プラズモンポラリトンの励起光として波長1,310 nmのCWレーザーを用い, 直線偏光子と半波長板により, 偏光角を変えながら, 透過光の光子数の変化を, 超電導ナノワイヤー単一光子検出器で取得した. 励起光は対物レンズで導波路端面に照射し, 反対側の端面からの透過光を対物レンズで集光した. この結果TM波が入射した際に透過光強度が極大となり, これと直交するTE波の時に極小となった(図1). この結果は先行研究でIMI構造で報告されている結果と一致している. これらの結果から長距離型表面プラズモンポラリトンの誘起が可能であったことを示唆するものと考えている.
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1. 作製した試料の透過光強度の励起偏光依存性 (赤実線), 黒実線はAuストリップが無い参照用試料の結果
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