【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.23】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24OS1004
利用課題名 / Title
ナノアンテナの光学特性
利用した実施機関 / Support Institute
大阪大学 / Osaka 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）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis
【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）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
キーワード / Keywords
光デバイス/ Optical Device,リソグラフィ/ Lithography,フォトニクスデバイス/ Nanophotonics device,メタマテリアル/ Metamaterial,フォトニクス/ Photonics,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)
村井 俊介
所属名 / Affiliation
京都大学大学院工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
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
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
近年ナノフォトニクスにおいて、高屈折率誘電体ナノ構造に生じるMie共鳴を活用したMietronicsが注目を集めている。これまでSiの吸収波長帯が存在する可視域においては主にTiO2（n = 2.5）が利用されてきた。3C-SiCはTiO2よりも屈折率が高く（n = 2.7）、近紫外域を含む広い波長帯でより低い消衰係数を有する。またSiCは様々な結晶構造を有するが、3C-SiCはSiと同じ立方晶であるため、Siウエハ上にエピ成長することで単結晶薄膜を得られる。本研究では、この3C-SiC単結晶薄膜を加工しナノボイドアレイを作製した。また、この構造をSi基板から光硬化性樹脂およびdimethylpolysiloxane（PDMS）に転写する手法を確立した。転写後の構造について光学特性評価を行い、強い光閉じ込め効果を有することを確認した。
実験 / Experimental
ナノインプリントと反応性イオンエッチング（RIE）によりSi基板上にSiCナノボイドアレイを作製した。次にスピンコートにより構造を樹脂で被覆し、その上にガラス基板を静置した。この状態で樹脂を硬化させることで、樹脂を接着剤として構造をガラス基板に固定した。その後、ボッシュプロセスと呼ばれるRIEの手法により、裏面からSi基板を除去した。この転写プロセスを経て、樹脂（厚さ120 nm）とガラス基板に支持されたSiCナノボイドアレイが得られた。
結果と考察 / Results and Discussion
得られた構造について透過配置で消光測定を行った結果、Mie共鳴と導波路モードの結合によるシャープな共鳴ピークが複数の波長帯に見られた。更に得られたスペクトルはFDTDを用いたシミュレーションによる再現され、共鳴は導波路モードに帰属可能であった。この手法は、3C-SiCベースの高性能な光学デバイスを作製する際に広く応用できると考えられる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
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)
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H. Maruyama, Fabricating SiC nanovoid arrays for Mie-tronics, Japanese Journal of Applied Physics, 64, 03SP54(2025).
DOI: 10.35848/1347-4065/adaecc
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 第85回応用物理学会・秋季学術講演会（2024年9月16-20日＠朱鷺メッセほか）SiCナノボイドアレイの作製と光学特性評価 〇丸⼭ 紘⽮, 村井 俊介, ⽥中 勝久
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