【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.25】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23KT1086
利用課題名 / Title
自己補対メタマテリアルを用いたテラヘルツ波デバイス
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学 / Kyoto 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）-
【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）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials
キーワード / Keywords
メタマテリアル,テラヘルツ,二酸化バナジウム,メタマテリアル/ Metamaterial,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,光リソグラフィ/ Photolithgraphy
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)
中西 俊博
所属名 / Affiliation
京都大学 大学院工学研究科
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）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KT-104：高速マスクレス露光装置
KT-203：電子線蒸着装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
メタマテリアルとは、波長より小さな構造からなる人工的な媒質のことで、構造の設計により様々な電磁応答を実現する。そして、2次元構造のメタマテリアルはメタ表面と呼ばれる。本研究では、メタ表面をテラヘルツ波の制御に応用することを目的とし研究を行う。今回、薄膜プラスチック上に作成された二酸化バナジウムを用いた、テラヘルツ波の透過率変調デバイスの研究を進めた。二酸化バナジウムの一様膜でも変調可能であるが、グレーティング構造を用いることで更に変調度を上げることができると考え、素子の作成を行った。
実験 / Experimental
2cm角1mm厚の合成石英基板上にポリイミド膜/ZnO膜/VO2膜の順に堆積した試料を用いてグレーティング構造を作成した。スピンコートしたネガ型リフトオフレジストに金属パターンを高速マスクレス描画装置で描画し、現像後300nmのアルミニウムを電子線蒸着装置を用いて成膜した。そして、リフトオフによって金属構造を作成した。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig.1に作成したグレーティング構造の顕微鏡写真を示す。測定はテラヘルツ時間領域分光法を用いて、2段階に分けて行った。まずは、合成石英基板上から剥離せずにそのまま振幅透過率を測定した。一様膜では低温時に1、高温時に0.27であったのに対して、グレーティング構造を用いると低温時に0.88、高温時に0.037となった。その後、合成石英基板から剥離して同様の実験を行ったところ、一様膜では低温時に0.93、高温時に0.057であったのに対して、グレーティング構造を用いると低温時に0.74、高温時に0.026となった。いずれの場合も、一様膜の場合より、グレーティング構造を用いることで振幅変調を深くできることが分かった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig1. Fabricated grating structure on VO2 film
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