利用報告書 / User's Reports


【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.17】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23UT0170

利用課題名 / Title

可視高効率誘電体メタマテリアル

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

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

メタサーフェス, ホログラム, メタレンズ,MEMS/NEMSデバイス/ MEMS/NEMS device,メタマテリアル/ Metamaterial,エリプソメトリ/ Ellipsometry


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)

岩見 健太郎

所属名 / Affiliation

東京農工大学　工学部機械システム工学科

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

山口眞和,別府純平,Ponrapee Prutphongs

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

小西邦昭

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

UT-303：分光エリプソメータ


報告書データ / Report

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

本研究では、メタサーフェスホログラムと機能性メタサーフェスを製作するために、用いる基板の材料特性を検証した。メタサーフェスホログラムでは、ガラス基板に窒化シリコン(SiN)をスパッタリングで成膜した基板を用いた。SiNは成膜プロセス上で微量の酸素が混入し、その屈折率が文献値[1]よりも低くなる。また、機能性メタサーフェスでは、テンパックスガラス基板上に水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)を成膜した基板を用いた。用いる材料の屈折率を測定することで、より正確なメタサーフェスの設計を行った。

実験 / Experimental

ガラス基板上に1500 nm膜厚のSiNをスパッタリングで成膜した基板、およびテンパックスガラス上に a-Si:H を750 nm 成膜した基板を準備した。エリプソメーターを用いてそれぞれの屈折率を測定した。

結果と考察 / Results and Discussion

図1にSiN膜の屈折率を測定した結果を示す。予測通り、可視光域において屈折率が文献値よりも低い値を示した。また、a-Si:Hの測定結果を図２に示す。動作波長の近赤外線における屈折率および、吸収係数が非常に低いことが確認できた。メタサーフェスの解析・設計にこれらの値を用いることで、より正確な設計・高透過率のメタサーフェスの製作が期待できる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations


Fig.1 Refractive Index of CVD Si3N4 and Sputtered SiN



Fig.2 Measured refractive Index and absorption coefficient of a-Si:H


その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

参考文献
[1]Herbert R. Philipp, 1973, J. Electrochem. , Soc. , 120, 295
謝辞
本研究はJSPS科研費22K04894の支援を受けて行われました。エリプソメーターの使用にあたって講習をしてくださった小西先生に感謝を申し上げます。


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)
  1. Masakazu Yamaguchi, Highly-efficient full-color holographic movie based on silicon nitride metasurface, Nanophotonics, 13, 1425-1433(2024).
    DOI: 10.1515/nanoph-2023-0756
  2. M. Yamaguchi, Naked-eye Observable Animation with 3D Metasurface Holograms, 2023 Seventeenth International Congress on Artificial Materials for Novel Wave Phenomena (Metamaterials), , X-442-X-444(2023).
    DOI: 10.1109/metamaterials58257.2023.10288620
  3. Masakazu Yamaguchi, High Transmittance and High Diffraction Efficiency with SiN Metasurface Holograms, 2024 IEEE 37th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), , 1031-1034(2024).
    DOI: 10.1109/mems58180.2024.10439303
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
  1. Masakazu Yamaguchi, Hiroki Saito, Satoshi Ikezawa, Kentaro Iwami, "Improvement of Transmittance and Diffraction Efficiency of Holograms Using Silicon Nitride Metasurface", The 7th A3 Metamaterials Forum 2023, 2023年6月27日, 京都
  2. Masakazu Yamaguchi, Shunsuke Takahashi, Satoshi Ikezawa, Kentaro Iwami, "Naked-eye Observable Animation with 3D Metasurface Hologram", Metamaterials'2023, 2023年9月12日, ギリシャ
  3. 山口眞和, 齋藤洋輝, 池沢聡, 岩見健太郎, "窒化シリコンによるメタサーフェスホログラムの透過率と回折効率の向上", 第40回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム, 2023年11月06日, 熊本
  4. Masakazu Yamaguchi, Hiroki Saito, Satoshi Ikezawa, Kentaro Iwami, "HIGH TRANSMITTANCE AND HIGH DIFFRACTION EFFICIENCY WITH SiN METASURFACE HOLOGRAMS", IEEE MEMS 2024, 2024年1月23日, アメリカ
  5. 別府純平, 山口眞和, 小野澤たまき, 池沢聡, 岩見健太郎, "時間分割手法による3Dカラーメタサーフェスホログラムの投影", 第14回マイクロ・ナノ工学シンポジウム, 2023年11月8日, 熊本
  6. Ponrapee Prutphongs, Katsuma Aoki, Satoshi Ikezawa, Motoaki Hara, and Kentaro Iwami, “Multifunctional Metasurface for a Miniaturized Reflection-Type Atomic Vapor Cell”, The 22nd International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2023)，2023年6月28日, 京都
  7. Katsuma Aoki, Ponrapee Prutphongs, Satoshi Ikezawa, Motoaki Hara, and Kentaro Iwami, ”Performance Factor Evaluation of Multifunctional Metasurface for Chip Scale Atomic Clock (CSAC)”, Metamaterials 2023, 2023年9月12日, ギリシャ
  8. 伊藤 遼成，プットポン ポンラピー，青木 活真，池沢 聡，原 基揚，岩見 健太郎，「小型原子時計のための集積化メタサーフェスを用いた反射型光学セル」，Optics & Photonics Japan 2023(北海道大学)，2023年11月28日
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

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