【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.28】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24UT1009
利用課題名 / Title
光変調のための誘電体メタサーフェスの製作
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
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）計測・分析/Advanced Characterization
【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、誘電体,光デバイス/ Optical Device,光学顕微鏡/ Optical microscope,電子線リソグラフィ/ EB lithography,スパッタリング/ Sputtering
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)
志村 努
所属名 / Affiliation
東京大学生産技術研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
平山颯紀,大村洸翔
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
藤原誠
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-503：超高速大面積電子線描画装置
UT-716：LL式高密度汎用スパッタリング装置(2024)
UT-850：形状・膜厚・電気特性評価装置群
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，サブマイクロスケールの微細な誘電体表面構造である「メタサーフェス」を利用し，光波の振幅・位相・偏光をそれぞれ独立に変調することを目指している．支援機関(東京大学武田先端知ビル)では，本研究で新たに提案するメタサーフェスの構造作製を行った．本手法では，基板上に2種類の異なる形状の誘電体ナノロッドをストライプ状に交互に配置し，各ナノロッドのサイズおよび面内回転角度の組み合わせを変更することで，任意の振幅・位相・偏光の変調を実現する．
実験 / Experimental
具体的な構造の提案，および電磁場計算を用いた設計パラメーターの決定は自機関で行った．本研究では，シリカ基板上にアモルファスシリコンの微細構造パターンが配列される構造を想定している．図1に目標とするメタサーフェス構造の概略図を示す．支援機関では，以下のプロセスに従って図1に示した目標構造の作製を試みた．
①スパッタリングによるシリコン層の成膜，②ポジ型レジスト層の塗布，③電子線描画による微細構造のパターニング，④ハードマスクとしてのアルミニウム層の蒸着，⑤リフトオフによるレジスト層の除去，⑥ドライエッチングによるシリコン層の加工，⑦ウェットエッチングによるアルミニウム層の除去．
結果と考察 / Results and Discussion
本研究では，図1に示すような2種類のナノロッドペアの組み合わせによる振幅・位相・偏光の変調量を，それぞれ単体のナノロッドの光変調量から導出するモデルを提案した．しかし，各ナノロッドの位相変調量に大きな差がある場合，提案モデルが正しく機能しないことが数値計算により明らかとなった．現段階では，電子線描画による微細構造のパターニングまでが完了しており，実験的な検証はまだ行われていない．今後は，上述した残りのプロセスを進めて目標構造を作製し，光学的計測手法を用いた光変調特性の評価を行う予定である．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 設計したメタサーフェス構造の概略図
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
東京大学三田研究室の藤原誠ナノテク支援員には，超高速大面積電子線描画装置「F7000S-VD02」の技術指導の他，構造作製に関する細かな相談にも快く応じていただきました．心より感謝申し上げます．
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)
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