【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24OS1053
利用課題名 / Title
近赤外吸収増強メタマテリアルのパターニング
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
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）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
シリコン基材料・デバイス, 光学材料・素子, フォトニクス・プラズモニクス, 半導体微細構造, 膜厚測定, 蒸着（抵抗加熱、電子線）, 光露光（マスクレス、直接描画）, 電子線描画（EB）,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,スパッタリング/ Sputtering,電子線リソグラフィ/ EB lithography,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,高周波デバイス/ High frequency device,フォトニクスデバイス/ Nanophotonics device,光デバイス/ Optical Device,メタマテリアル/ Metamaterial
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)
中田 陽介
所属名 / Affiliation
大阪大学大学院基礎工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
川端竜司,上田泰志
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
近田和美,山田里絵
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術相談/Technical Consultation
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
OS-104：自動搬送電子ビーム描画装置
OS-113：多元DC/RFスパッタ装置
OS-115：RFスパッタ成膜装置（絶縁体成膜用）
OS-117：EB蒸着装置
OS-126：接触式膜厚測定器
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、シリコン基板上にAuパッチを周期的に配置することで、高効率な光吸収を可能にするメタマテリアルを実現する。前年度は電子線描画装置における電子線ドーズ量の最適化を行い金属のパターニングを行ったので、条件を基にパターン構造および測定用電極を作製した。
実験 / Experimental
ノンドープシリコン基板(15×15 mm, 厚み：525 µm)上に電子線レジスト(ZEP520-A)をスピンコートし、電子線リソグラフィ(加速電圧：150 kV, ビーム電流：1 nA )により周期パターン(単位パッチ：420×60 nm, 個数：20×20)を描画した。次に、EB蒸着を用いて接着層として膜厚3 nmのTiを形成したのちに, Auを膜厚110~170 nm になるように蒸着した。また、LED描画装置(フォトレジスト：AZ5206)を用いて周期構造の両隣にTi電極(100×400 µm, 膜厚：50 nm)を作製した。この電極は、多元スパッタ装置を用いて成膜を行った。作製した周期パターンおよび電極の観察に接触式膜厚計を用いた。
結果と考察 / Results and Discussion
作製した金属周期構造のSEM観察像を図1に示す。リフトオフによって所望の周期構造を作製することができた。また、周期構造の両側にチタン電極を配置したサンプルの顕微鏡観察像を図2に示す。重ね合わせ描画において大きなずれは確認されなかった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 金パッチ周期構造
図2 金ナノ構造の両側に配置したチタン電極
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
ARIM利用に伴い、様々な技術支援を頂いたスタッフの皆様に心から感謝申し上げます。
また、本研究はJSPS科研費 JP24H02232の助成を受けたものです。
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.
- 川端竜司, 真田篤志, 中田陽介, 「動的構造変化に向けた高応答光励起メタマテリアル」, 第85回応用物理学会秋季学術講演会, 2024年9月19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