【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.23】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24GA0002
利用課題名 / Title
プラズモン励起を利用する高効率光伝導アンテナ開発
利用した実施機関 / Support Institute
香川大学 / Kagawa 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）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
電子線リソグラフィ/ EB lithography,リソグラフィ/ Lithography,フォトニクス/ Photonics,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)
原口 雅宣
所属名 / Affiliation
徳島大学ポストLEDフォトニクス研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
永山 寛太,政森 柊一郎
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
GA-001：電子線描画装置
GA-002：マスクレス露光装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
THz発生用光伝導アンテナ（PCA）の励起光利用効率向上のため，PCAの空隙部分に励起光を捉えて基板側に光励起キャリアを発生させるプラズモン共鳴構造を持つプラズモン増強PCAを作製する．プラズモン共鳴構造として，PCA本来のアンテナ空隙部分に櫛形の金属構造を採用した．
実験 / Experimental
電子線リソグラフィー法により，励起光をプラズモン共鳴により捉え半絶縁GaAs基板上に光励起キャリアを発生させる金の微細構造（櫛形構造）と位置合わせ用マークを作製した後に，マスクレス露光装置によりマークを利用した位置合わせを行なって金薄膜によるPCA構造本体を作製した．金微細構造構造は，事前に電磁界シミュレーション法により波長780nmの励起光に対して最適化された形状となるように露光パターンを設定した．
また，その評価は令和６年度中は，電子顕微鏡，光学顕微鏡，反射率測定，光伝導電流特性評価によって行なった．
結果と考察 / Results and Discussion
６μmの幅の空隙を有するPCAのアンテナ電極に接続する形で櫛幅 300 nm，長さ２μm，周期 600 nm，櫛数13の櫛形構造の作製を行なった．PCA本体と櫛形構造は１μm以下の位置合わせ精度での作製に成功した．なお，金薄膜の厚さは100 nmの蒸着膜とし，半導体との密着性を上げる下地膜としてNi 10 nmとした．改善の余地はあるものの，構造の位置関係は許容範囲のものとなっていた．また微細構造については10nm程度以下のバリは見られたが欠陥はなかった．
空隙中央付近で直径６μm程度の範囲で反射スペクトル測定を行なった結果では，予想された偏光依存性が現れ，光伝導電流評価結果によると，櫛形構造がない場合に対して1.9倍の光電流増強が得られた．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１ 作製したプラズモンPCAの(a)電子顕微鏡像と，(b)光伝導電流IV特性
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.
- 永山寛太，桑島史欣，谷正彦，岡本敏弘，山口堅三，直井美貴，髙島祐介，原口雅宣，“金属ナノ周期構造を搭載した光伝導アンテナの設計及び作製”,一般社団法人レーザー学会 第45回年次大会,2025年1月21日.
- 永山 寛太, 桑島 史欣, 谷 正彦, 守安 毅, 岡本 敏弘, 山口 堅三, 直井 美貴, 髙島 祐介, 原口 雅宣，“金属ナノ周期構造を搭載した光伝導アンテナの作製”, 2024年度応用物理・物理系学会中国四国支部合同学術講演会, 2024年7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