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メカニカルマニピュレーションによる多重散乱構造物の製作

通过机械操作制造多重散射结构

基本信息

批准号：
09210202
负责人：
宮崎英樹
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は,完全に人工的で良質のフォトニック結晶を機械的なマニピュレーションにより微粒子を積み上げて製作する手法を確立し,フォトニック結晶の光学特性を光波領域で系統的に明らかにすることにあった.「原子」には直径2μm,屈折率1.6のポリスチレンラテックス球を用い,これを電子顕微鏡に取り付けたマイクロマニピュレータをジョイスティックで操作して三角格子状に単層最密配列した.配列に先立って,球の半径を購入した顕微鏡画像取込装置を用いて記録し,直径が±0.5%の範囲に収まっているものだけを選別した.また,基板による影響を除去するために,厚さ300nmのSiNメンブレンを用いた.結晶外形は六角形とし,一辺が1〜6個の異なるサイズの結晶を製作した.これらの結晶にフーリエ変換赤外顕微分光装置を用いて直線偏光された赤外光を入射して透過スペクトルを計測し,結晶サイズ,入射角度,偏光方向,結晶方位の影響を系統的に調べた.その結果,結晶サイズが大きくなるにつれて2つの透過率の谷が成長し,ベクトル球面波展開法による無限結晶についての計算結果に近付くことがわかった.これは個々の球の寿命の短い仮想束縛状態が,格子を組むことによって寿命の長いバンド状態へと成長していく様子を表している.また,入射角度が大きくなるにつれてこれらの谷がシフトや分裂を示し,その傾向は偏光により異なることがわかった.この結果からフォトニックバンド図を直接的に求めることができ,その結果は理論計算の結果と概略で一致した.これまでの光波帯のフォトニック結晶の実験ではわずかの格子欠陥の影響により理論に対応する結果は得られていなかったが,今回初めて光波帯でも理論と比較しうる良質の結晶を実現することができた.

The purpose of this study is to establish a completely artificial method for the production of fine crystals and mechanical particles, and to establish the optical properties of fine crystals in the field of light waves. "Atom" is 2μm in diameter, refractive index 1.6, and the electron microscope is used to select the most closely arranged triangular lattice layer. The diameter of the sphere is ±0.5% of the diameter of the sphere. The effect of SiN on the substrate was removed and the thickness of SiN was 300nm. Crystal shape is hexagonal, one side is 1 ~ 6 different, the crystal is made. The effects of crystal orientation, incident angle, polarization direction and crystal orientation on the measurement of incident light transmittance and crystal structure are systematically investigated. As a result, the crystal structure is large and the transmittance is low. The spherical wave expansion method is used to calculate the infinite crystal structure. The short life of the ball is expected to be bound to the state, the lattice is formed, the long life is expected to be in the state, and the growth is expected to be in the state. The angle of incidence is large, and the angle of incidence is large. The results of this calculation are consistent with those of theoretical calculation. The result of this study is that the light wave band theory and the crystal theory of good quality have been compared.