【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.14】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24GA0017
利用課題名 / Title
メタマテリアルを含むTHz帯微小共振器の作製
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
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）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
THz,メタマテリアル,フォトニクス/ Photonics,スパッタリング/ Sputtering,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)
鶴町 徳昭
所属名 / Affiliation
香川大学 創造工学部 材料物質科学領域
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
前田季里,永峰仁美
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-002：マスクレス露光装置
GA-004：デュアルイオンビ－ムスパッタ装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
これまでにTHz技術として様々な発生、検出方法が提案されるとともに制御デバイスの発展も期待されている。現在までにTHz波の制御デバイスとしてレンズやミラー、偏光板のようなpassiveなものからテラヘルツスイッチのようなactiveなものまで様々なものが提案されてきた。そのような中、THz波制御デバイスの作製にあたってメタマテリアルの利用が注目されている。これまで、磁気応答と共振器中の磁場成分との強結合現象の観測に成功し，さらに単なる強結合ではなく3つの共振の強結合状態の実現を目指して矩形孔(Rectangular Hole: RH)メタマテリアル構造やワイヤグリッド（Wire Grid: WG）を組み合わせた微小共振器構造に着目し、試料の設計・作製を行った。
実験 / Experimental
RH構造メタマテリアルおよびをSU-8フィルム上に作製した。マスクレス露光装置によりパターン描画を行い、金薄膜を真空蒸着により成膜後、リフトオフ法により構造を作製した。その後、SU-8をスピンコーターにより表面に塗布しハードベイクを行うことでRH構造メタマテリアルを含むSU-8フィルムが作製できる。同様の方法でWGを含むSU-8フィルムが作製できる。これらを組み合わせることでRHとWGからなるTHz帯微小共振器構造が作製できる．その後これらの透過特性をTHz時間領域分光により調べた。
結果と考察 / Results and Discussion
RH構造とは金属板に長方形型の開口を設けた構造であり，入射電磁波の磁場成分と相互作用するため，磁気双極子による共鳴を有すると考えることができる．その一方で，共鳴以外の周波数においては鏡として作用する．一方，WG構造はTHz帯において鏡として作用することがわかっており，この二つを組み合わせることで共振器中に磁気双極子を含むような構造となる．そして，共振器長を合わせる事で磁場と磁気双極子の結合状態を作ることが可能となる。この配置によっては2つの磁気双極子と1つの磁場モード，あるいは1つの磁気双極子と2つの磁場モードのように3つの共振を結合させることができる．Fig.1に作製したRHとWGからなるTHz帯微小共振器構造の透過スペクトルの例を示す．これからわかるように透過ピークが3つに分裂している様子が観測でき，これは自然界の物質では非常に珍しいスペクトル三重項であることが分かった．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1 磁気双極子と磁場の三重結合に起因するスペクトル三重項
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)
-
Haruki Anzai, Triple-coupled normal mode splitting in Fabry-Pérot microcavity contained rectangular hole magnetic metamaterials in THz region, Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications, 62, 101313(2024).
DOI: https://doi.org/10.1016/j.photonics.2024.101313
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