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2次元アレー状に単層配列したナノ金属粒子支援フェムト秒レーザ・ナノプロセシング

二维阵列单层纳米金属颗粒辅助飞秒激光纳米加工

基本信息

批准号：
09J06039
负责人：
宮西智也
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

2011年度は「斜方向入射励起微粒子アレー増強局在近接場光によるナノホールパターニング」についての研究を行った。従来にない高度な材料表面機能を有するナノ構造に関する研究は様々な応用展開を示している。特に概ね100～800nmのナノ構造は新しい光学デバイスへの応用が期待されている。ArFエキシマレーザ等の真空紫外光源や電子ビーム技術の発達により、ナノ構造の作製技術は飛躍的に向上した。しかし真空紫外域でのナノ構造の作製は不活性ガス環境下でなければレーザプロセスが行えず、電子ビームは真空中での動作に限られる。大気中でのプロセスができる近赤外レーザでナノ構造が作製できれば、機能デバイスが容易に大型基板にプロセスできる。近赤外光でナノサイズ領域への集光を行う方法として近接場光の利用がある。近接場光は近赤外光であってもナノサイズへの局在が可能となる。微細なパターニングのために金微粒子近傍のプラズモン近接場光を用いる研究が行われたが、金微粒子は周期配列が技術的に難しい。さらに、粒子近接配置時に粒子間においてプラズモン結合が生じ加工基板との結合が減少することは、加工プロセス上の課題であった。本年度は概ね100～800nmでのナノホールパターニングを実現するため、金またはSiの微粒子アレーを配置したSi基板に対して新しく斜方向光入射励起を行い、基板上に高い光強度を与える技術を開発した。粒子径200nmの金微粒子アレー系の場合、粒子間距離が200nm以上あればSi基板に対してp偏光で入射角50°で照射すれば、基板上において入射光の559倍の光強度が得られた。粒子径800nmのSi微粒子アレー系の場合、粒子が接触していてもSi基板に対してs偏光で入射角40°で照射すれば、基板上において入射光の41倍の光強度が得られた。これにより一定間隔を空けた粒子および接触した粒子によるアレーによる大型基板へのプロセスの展望を広げることができた。

In 2011, we conducted research on "oblique incident excitation of micro-particles in the near field light". The research on the surface function of high temperature materials is related to the development of application. In particular, 100~800nm optical structures are expected to be used in new optical applications. The vacuum ultraviolet light source and electronic technology development of ArF, etc. are advancing rapidly. In the vacuum ultraviolet region, the structure is made to operate in an inert environment, and the electronic structure is limited to operate in vacuum. The structure of the large substrate is easy to operate and the function is easy to operate. The method of collecting light in near field light Near field light is near red light. Research on the application of near-field light to fine particles and periodic alignment of gold particles In addition, the problem of particle bonding between particles in close proximity to each other is to reduce the bonding between particles and the substrate. This year, the development of the technology of 100~800nm light incident on Si substrate is discussed. When the particle diameter is 200nm, the distance between particles is 200nm or more, and the incident angle is 50 degrees, the light intensity is 559 times that of the incident light on the Si substrate. When Si particles with a particle diameter of 800nm are not in contact with the Si substrate, the incident angle is 40°, and the light intensity is 41 times that of the incident light on the substrate. This opens up the prospect of large-scale substrate applications where particles are spaced apart or in contact with each other.