【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.03】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24HK0169

利用課題名 / Title

局在表面プラズモン共鳴を示す窒化チタンナノ構造の作製

利用した実施機関 / Support Institute

北海道大学 / Hokkaido 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）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

電子線リソグラフィ/ EB lithography,ナノ粒子/ Nanoparticles,電子顕微鏡/ Electronic microscope,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)

瀬戸浦 健仁

所属名 / Affiliation

兵庫県立大学 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

松尾 保孝

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

HK-602：超高精度電子ビーム描画装置(125kV)
HK-611：多元スパッタ装置
HK-404：超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

ナノメートルサイズの金属微粒子に可視～近赤外波長の光を照射すると、自由電子のコヒーレントな振動である局在表面プラズモンが励起されることによって光が強く吸収され、その光エネルギーが熱に変換される（光熱変換）。局在プラズモンによる光熱変換の研究には、従来は貴金属の中でも金がよく用いられてきたが、近年の研究で、金とよく似た黄金色の金属光沢を示す窒化チタンも、この用途に適するという報告が増加している。そこで本課題では、電子線リソグラフィ等の微細加工技術によって様々なサイズおよび形状の窒化チタンナノ構造を作製し、それらの光学的および熱的な応答を実験的に評価することを目的とした。

実験 / Experimental

まず、利用者（瀬戸浦）が兵庫県立大学にて、RFマグネトロンスパッタリング装置を用いてサファイア基板上に窒化チタン薄膜を膜厚 40 nmで成膜したものを試料としてARIM実施機関（北海道大学）に持参した。実施機関においては、最初に窒化チタン薄膜に電子線レジスト（ZEP520A）を塗布し、種々のサイズおよび形状のナノ構造を電子線描画でパターニングした。電子線レジストを現像した後に、その上にクロムをスパッタ成膜してナノ構造のハードマスクを形成してから、リフトオフで電子線レジストを剥離した。この試料を利用者が兵庫県立大学に持帰り、ドライエッチングによって窒化チタン薄膜を削ってから、ウェットエッチングでクロムを除去することにより、窒化チタンナノ構造を完成させた。

結果と考察 / Results and Discussion

上述のARIM実施機関（北海道大学）での加工プロセスの途中で、所望のナノ構造が形成しているかを確認するために、電子線レジストをリフトオフした直後の試料を走査型電子顕微鏡で観察したところ、添付の図に示す画像が得られた。添付の図を見ると、窒化チタンの薄膜上に、デザインされた通りの形状のクロムのマスクが形成していることが確認できた。よってナノ構造の作製には成功したものと考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図１ ナノ構造の走査型電子顕微鏡画像

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)

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