【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.25】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23RO0004

利用課題名 / Title

テラヘルツ波検出のための金属グレーティング作製

利用した実施機関 / Support Institute

広島大学 / Hiroshima 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）-

キーワード / Keywords

露光・描画装置, テラヘルツ, 光伝導アンテナ,光導波路/ Optical waveguide,リソグラフィ/ Lithography,電子線リソグラフィ/ EB lithography

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)

荒巻 佑成

所属名 / Affiliation

広島大学大学院先進理工系科学研究科

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

高岡 諒,平尾 脩造

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

田部井 哲夫

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

RO-111： 超高精度電子ビーム描画装置

報告書データ / Report

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

光伝導アンテナは, THz波を発生・検出する方法の一つである. 現在, 光通信帯域である1.5 μmm帯の光波を利用したTHz波の発生・検出技術の研究が盛んに行われている. 光伝導材料として用いられる材料の一つが低温成長(LT-)GaAsである. キャリアの励起効率の悪さから, THz波の発生・検出信号が弱いという課題がある. そこで本研究では, 金属グレーティングを用いて1.5 μm帯光波の電場を局在的に増強することでキャリアを効率よく励起させ, THz波の検出性能を向上させようと考えた. 実際に金属グレーティングを作製するため, 電子ビーム露光によるレジストパターン（目標露光幅140 nm, 周期240 nm）の作製を行った. レジストラインパターン作製条件を確立するために, 設定露光幅, ドーズ量, 現像時間を変化させて条件出しを行った. 

実験 / Experimental

 【実験方法】GaAs基板上にZEP520A-7（日本ゼオン製）を塗布し, 電子ビーム露光装置を用いてナノパターンの描画を行った. その後, ZED-N50（日本ゼオン製）を用いて現像を行った. 露光条件は以下に示す通りとした.
 露光条件
加速電圧：100 kV
フィールドサイズ：500 μm
フィールド分割数：200,000×200,000 分割
描画時位置分解能(最小ドット間隔)：2.5 nm
ビーム電流値：100 pA
ドーズ量：20～220  μC/cm²
設定露光幅：110 nm, 115 nm, 120nm
周期：240 nm
ライン長：50 μm
 繰り返し回数：124回

結果と考察 / Results and Discussion

露光・現像後, GaAs基板を劈開し, 超高分解能電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)で断面を観察した. 観察した断面図の例を図1に示す. 設定露光幅110, 115, 120 nm, 現像時間4 minから6 min, ドーズ量20 μC/cm²から100 μC/cm² の条件のうち, 露光幅135 nm以上160 nm未満の仕上がりとなったものがレジストラインパターン作製に適していることが分かった.   

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図 1 　ドーズ量100 μC/㎝² , 設定露光幅120 nm, 現像時間5 min(左) 
            ドーズ量80 μC/㎝² ,設定露光幅110 nm, 現像時間5 min(右)

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