【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.19】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23NM0153
利用課題名 / Title
プラズモン増強のためのブルズアイ構造の作製
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
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）計測・分析/Advanced Characterization
【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）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
プラズモニクス, EBリソグラフィ, ポンプ・プローブ分光,光学顕微鏡/ Optical microscope,フォトニクス/ Photonics,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)
渡部 愛佳
所属名 / Affiliation
筑波大学 数理物質科学研究群
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）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NM-601：電子ビーム描画装置 [ELS-F125]
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
表面ナノ構造を用いると、金属中の自由電子の集団振動であるプラズモンと光が結合し、表面プラズモンポラリトンが形成されることで、強い電場増強効果を持つことが知られている。本研究では、図(a)に示すようなブルズアイ構造と呼ばれる同心円上の構造をEBリソグラフィで作製し、その電場増強効果をNVナノダイヤモンドという物質のポンプ・プローブ分光法により確かめた。
実験 / Experimental
ブルズアイ構造の作製は、図(c)に示すような方法で行った。(1) 厚さ633 nmのSi基板をアセトン、エタノール、純水を用いて有機洗浄を行った。(2)密着層のTi 5 nmと、Au 60 nmを蒸着した。(3)スピンコーターでレジストを塗布した。HMDSを5000/min、PMGI SF6Fを5000/min, ARP6200 DR5.0 を3000/minで全て回転数1minで塗布した。(4)BEAMER, TRACERを用いてビームの調整を行ったのち、ELS-F125でPosi型でリソグラフィを行った。条件出しのために、ドーズ量を240〜400 uC/cm2まで振った。(5)現像を、Xylen 5℃ 60 sec ,IPA AR-P6200 室温 30 sec, IPA : water = 1:2 室温 10 sec, TMAH 2.38% 5℃ 45 sec, water 室温 30 secの順番で行った。(6)密着層のTi 5 nmと、Au 90 nmを蒸着した。(7)NMP, アセトン, 純水でリフトオフを行った。
結果と考察 / Results and Discussion
図(b)に、EBリソグラフィ後のSEM像を示す。基板上の一区画にブルズアイを多数並べた。条件出しの結果。340 uC/cm2の時に一番精度良く構造が作製できた。作製したブルズアイ構造と比較用の金薄膜の上にNVナノダイヤモンドを滴下して、図(d)に示すようなポンプ・プローブ分光を行い、そのピーク強度を抜き出したところ、(e)に示すような結果が得られ、プラズモンの電場増強効果により信号が増強できたことが明らかとなった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
(a)ブルズアイ構造の平面図(左)と側面図(右) (b)EBリソグラフィ後のSEM (c)構造作製の手順 (d)ポンプ・プローブ分光の概略 (e)ブルズアイと、金薄膜上でのNVナノダイヤモンドのポンプ・プローブ分光の測定結果。
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