【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.05】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24UT1145
利用課題名 / Title
ナノピクセル光集積回路の研究
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
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）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）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
ナノピクセル、光導波路、フォトニクスデバイス,光デバイス/ Optical Device,電子線リソグラフィ/ EB lithography,膜加工・エッチング/ Film processing/etching
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)
浜本 貴一
所属名 / Affiliation
九州大学大学院総合理工学研究院
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
姜 海松
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
藤原 誠,肥後 昭男,水島 彩子
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
UT-503：超高速大面積電子線描画装置
UT-855：高精細電子顕微鏡
UT-600：汎用ICPエッチング装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
光導波路に100 nm～200 nm程度のナノホールのパターンを機械学習により設計して、目標の光機能を実現するナノピクセル光集積回路について研究している。ナノピクセル光集積回路を試作するため、東京大学の設備を利用して、電子線描画及びICPドライエッチングを行った後、高精細電子顕微鏡で観察した。
実験 / Experimental
① 超高速大面積電子線描画装置(UT-503)を利用して、ナノピクセル光集積回路の電子線描画を行った。ナノホールのサイズは、80 nm～100 nmに設計した。使用したレジストはZEP520Aで、DOSE量は95μC/cm2で行った。また、今回の試作は、数百nmのグレーディングカプラも集積されている。② ICPエッチング装置(UT-600)を利用して、SF6とCHF3ガスで試作したデバイスのドライエッチングを行った。③ ドライエッチング後にレジストを剥離し、高精細電子顕微鏡(UT-855)を利用して、試作したナノピクセル光集積回路の観察を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig. 1に試作したナノホールの電子顕微鏡の観察結果を示す。設計値が80 nm～100 nmに対して、プロセス後のサイズはそれぞれ97 nm、107 nm、118 nmで、設計値よりおおよそ20 nm程度大きかった。これは以前の試作とほぼ同じ結果である。Fig. 2に試作したグレーディングカプラの観察結果を示す。設計値が124×220 nmと171×220 nmの矩形に対して、加工後のサイズはそれぞれ82×170 nmと131×170 nmで、設計値よりそれぞれ40 nm程度小さいことが分かった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 設計値が80 nm～100 nmのナノホールのSEM観察結果。
Fig. 2 集積したグレーディングカプラの観察結果。
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・セコム科学技術振興財団一般研究助成
・藤原誠、肥後昭男、水島彩子（東京大学）に感謝します。
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.
- Zhesheng Lei, Islam Mohammad Shafiqul, Haisong Jiang, Ryota kuwahata, Eisaku Kato, and Kiichi Hamamoto, “First emission of active nano-pixel waveguide using InGaAsP-MQW membrane,” MOC2024(台湾), 令和6年9月30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