JP2007272217A - Method for manufacturing three-dimensional photonic crystal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、3次元フォトニック結晶の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a three-dimensional photonic crystal.
フォトニック結晶とは、光の波長と同程度の周期的な屈折率変化を有する構造体であって、その周期構造等に対応した光の存在を禁止するフォトニックバンドギャップを有するものである。このフォトニックバンドギャップ等の効果を利用して、LEDや半導体レーザー等の発光素子やセンサー、光スイッチなど様々な用途への応用研究が盛んに行われている。特に3次元フォトニック結晶は、フォトニックバンドギャップ等の効果が大きく、2次元フォトニック結晶よりも高機能なものとして期待されている。
フォトニック結晶の製造方法としては、半導体製造プロセス（リソグラフィーとエッチング）による方法や２つの基板上にそれぞれ半導体の角材を周期的に並べた構造を形成し、半導体の角材が直交するように、精密な位置合わせをしながら積層接着し、片方の基板をエッチングで除去することを繰り返すことで角材を3次元的に集積する方法（例えば非特許文献1参照）などが挙げられる。前者の方法では、2次元的なフォトニック結晶しか製造することができず、その用途が限られたものとなる。後者の方法によれば、3次元フォトニック結晶を作製することができるものの、生産効率が極めて悪く、工業的に生産することは困難である。
そこで、生産効率の高い3次元フォトニック結晶の製造方法が求められており、その中でも最も生産効率が高い方法として、重力や液架橋力を利用して真球状粒子を集積する方法が研究されている。
A photonic crystal is a structure having a periodic refractive index change equivalent to the wavelength of light, and has a photonic band gap that prohibits the presence of light corresponding to the periodic structure or the like. Utilizing the effects such as the photonic band gap, application research for various uses such as light emitting elements such as LEDs and semiconductor lasers, sensors, and optical switches has been actively conducted. In particular, a three-dimensional photonic crystal has a large effect such as a photonic band gap, and is expected to have a higher function than a two-dimensional photonic crystal.
As a photonic crystal manufacturing method, a semiconductor manufacturing process (lithography and etching) or a structure in which semiconductor squares are periodically arranged on two substrates is formed so that the semiconductor squares are orthogonal to each other. For example, a method of stacking square members three-dimensionally by repeatedly laminating and adhering while performing proper positioning and removing one substrate by etching (see Non-Patent Document 1, for example). In the former method, only a two-dimensional photonic crystal can be produced, and its application is limited. According to the latter method, although a three-dimensional photonic crystal can be produced, the production efficiency is extremely poor and it is difficult to produce it industrially.
Therefore, there is a demand for a method for producing a three-dimensional photonic crystal with high production efficiency. Among them, as a method with the highest production efficiency, a method of collecting true spherical particles using gravity or liquid bridging force has been studied. Yes.
重力による真球状粒子の集積方法は、自然沈降法とも呼ばれ、ある基板上に真球状粒子のスラリーを滴下し、重力を集積ドライビングフォースとして真球状粒子を集積する方法である。単純な方法に見えるが、ブラウン運動や液間架橋等の力を考慮しなければならず、粒子と溶媒の比重、温度、湿度調整による溶媒の蒸発速度など制御するパラメーターが多数存在し、最適な条件を決定するのは容易ではない。また、有効なフォトニック結晶の周期構造は小さいため、粒子径の小さな粒子を使用する必要があるが、その場合、集積速度が極めて遅くなり生産効率が悪くなるばかりか、粒子径がサブミクロンオーダーの粒子では沈降が起こらず、フォトニック結晶が作製できないといった課題がある。そのため、自然沈降法単独ではなく、自然沈降法と液架橋力を組み合わせた方法が数多く行われている。
一方、液架橋力による真球状粒子の集積方法（液架橋力法）は、ある基板上に真球状粒子のスラリーを滴下し、溶媒の蒸発によって発生する液架橋力を集積ドライビングフォースとして真球状粒子を集積する方法である。この方法によれば、粒子径の小さな粒子も集積することが可能だが、粒子を穴や溝等の凹部を形成した基板に集積することが困難であるし、またフォトニック結晶の厚みは、端部が厚く中央部が薄くなり厚みの均一性が得られない。
The method for accumulating true spherical particles by gravity is also called a natural sedimentation method, and is a method in which a slurry of true spherical particles is dropped on a certain substrate, and the true spherical particles are accumulated using gravity as an accumulation driving force. Although it seems to be a simple method, forces such as Brownian motion and cross-linking between liquids must be taken into account, and there are many parameters to control, such as the specific gravity of particles and solvent, temperature, and evaporation rate of solvent by adjusting humidity. It is not easy to determine the conditions. In addition, since the effective periodic structure of the photonic crystal is small, it is necessary to use particles with a small particle diameter. In this case, the accumulation speed is extremely slow and the production efficiency is deteriorated, and the particle diameter is in the submicron order. There is a problem that no sedimentation occurs in these particles and a photonic crystal cannot be produced. Therefore, many methods combining the natural sedimentation method and the liquid crosslinking force are performed instead of the natural sedimentation method alone.
On the other hand, a method of collecting spherical particles by liquid crosslinking force (liquid crosslinking force method) is a method of dropping spherical particles on a certain substrate and using the liquid crosslinking force generated by evaporation of the solvent as the accumulated driving force. It is a method of accumulating. According to this method, it is possible to accumulate particles having a small particle diameter, but it is difficult to accumulate the particles on a substrate in which concave portions such as holes and grooves are formed, and the thickness of the photonic crystal is limited. The part is thick and the central part is thin, and the thickness uniformity cannot be obtained.
液架橋力法に遠心力を組み合わせた集積方法も開発されているが、この方法も通常の液架橋力法と同様であって、粒子を穴や溝等の凹部を形成した基板に集積することや条件の最適化が困難であるため、定常的に均一性の高い多層フォトニック結晶を作製することができない（例えば、特許文献1参照）。
前述の自然沈降法と液架橋力法を組み合わせた方法、即ち、真球状粒子の沈降中に溶媒を蒸発させる方法も挙げられるが、この方法は各々単独の方法よりも当然に集積の最適化が難しいものとなる。
A method combining the above-described natural precipitation method and liquid crosslinking force method, that is, a method of evaporating the solvent during the precipitation of true spherical particles, can be mentioned. It will be difficult.
即ち、本発明の目的は、生産効率が高く、かつ、均一性の高い3次元フォトニック結晶の製造方法を提供することである。 That is, an object of the present invention is to provide a method for producing a three-dimensional photonic crystal with high production efficiency and high uniformity.
本発明の製造方法は、基板（Q）に真球状粒子（P）のスラリーを充填し集積することにより構成される立方最密充填構造及び六方最密充填構造の少なくとも一方からなる3次元フォトニック結晶（C）の製造方法であって、真球状粒子（P）の集積ドライビングフォースとして遠心力を使用することを特徴とするものである。
特に好ましくは、基板（Q）に規則的な穴又は溝を形成し、その穴又は溝に真球状粒子（P）のスラリーを充填し、遠心力を基板（Q）の表面に対して垂直に加えて穴又は溝に真球状粒子（P）を集積する3次元フォトニック結晶（C）の製造方法である。
The manufacturing method of the present invention is a three-dimensional photonic comprising at least one of a cubic close-packed structure and a hexagonal close-packed structure formed by filling and accumulating a slurry of spherical particles (P) on a substrate (Q). A method for producing a crystal (C), characterized in that centrifugal force is used as an integrated driving force for the spherical particles (P).
Particularly preferably, regular holes or grooves are formed in the substrate (Q), the holes or grooves are filled with a slurry of spherical particles (P), and the centrifugal force is perpendicular to the surface of the substrate (Q). In addition, it is a method for producing a three-dimensional photonic crystal (C) in which true spherical particles (P) are accumulated in holes or grooves.
本発明の製造方法によれば、極めて高い生産効率において、均一性の高い3次元フォトニック結晶を製造することが可能である。 According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a highly uniform three-dimensional photonic crystal with extremely high production efficiency.
本発明において、基板（Q）に真球状粒子（P）を集積することにより構成される立方最密充填構造及び六方最密充填構造の少なくとも一方からなる3次元フォトニック結晶（C）とは、真球状粒子（P）を構成単位とし、一定の規則性、即ち、周期性を有するように集積した構造体である。
3次元フォトニック結晶は、光の波長と同程度の周期的な屈折率変化を3次元的に有する構造体と定義され、周期的な屈折率変化は真球状粒子（P）の集積体とその粒子間に充填される物質により構成される。ここで3次元的とは多層構造であることを意味し、単層構造又は2次元フォトニック結晶と機能的に差異がない少層構造は含まない。層数としては、用途により好ましい数はことなるが、3次元フォトニック結晶の機能を発揮するためには、少なくとも3層以上であることが好ましく、更に好ましくは5層以上、特に好ましくは10層以上である。
粒子間に充填される物質としては、気体、液体、固体のいずれも使用することができ、本発明においては特に限定されるものではなく、液体又は固体を粒子間に充填することも可能である。液体又は固体を粒子間に充填した3次元フォトニック結晶としては、液晶を充填した電圧制御により光学特性が変化するフォトニック結晶やシリコン等を蒸着して充填した後、真球状粒子（P）を溶解等により除去した逆面心立方格子構造のフォトニック結晶などが研究されている。
但し、粒子間に充填される物質は、一般的には空気又は空気のような不活性な気体であり、無形のものであるため、真球状粒子（P）の集積体が3次元フォトニック結晶であると言うことができる。
In the present invention, the three-dimensional photonic crystal (C) comprising at least one of a cubic close-packed structure and a hexagonal close-packed structure formed by accumulating true spherical particles (P) on the substrate (Q), It is a structure in which true spherical particles (P) are used as a structural unit and are accumulated so as to have a certain regularity, that is, periodicity.
A three-dimensional photonic crystal is defined as a structure that has a three-dimensional periodic refractive index change equivalent to the wavelength of light. A periodic refractive index change is a collection of spherical particles (P) and their Consists of a substance filled between particles. Here, “three-dimensional” means a multilayer structure, and does not include a single-layer structure or a small-layer structure that is not functionally different from a two-dimensional photonic crystal. The number of layers varies depending on the application, but in order to exhibit the function of the three-dimensional photonic crystal, it is preferably at least 3 layers, more preferably 5 layers or more, particularly preferably 10 layers. That's it.
As the substance filled between the particles, any of gas, liquid, and solid can be used. In the present invention, the substance is not particularly limited, and liquid or solid can be filled between the particles. . As a 3D photonic crystal filled with liquid or solid between particles, after depositing and filling photonic crystal or silicon etc. whose optical properties are changed by voltage control filled with liquid crystal, the spherical particles (P) A photonic crystal having a reverse face-centered cubic lattice structure removed by melting or the like has been studied.
However, the material filled between the particles is generally air or an inert gas such as air, and is intangible, so the aggregate of spherical particles (P) is a three-dimensional photonic crystal. It can be said that.
真球状粒子（P）の集積体は、一定の規則性、即ち、周期性を有するように集積した構造体である必要があり、その周期構造は、立方最密充填構造及び六方最密充填構造の少なくとも一方である。
ここで立方最密充填構造及び六方最密充填構造とは、いずれも最密充填構造であって、充填率は74体積％である。
立方最密充填構造は、面心立方格子構造とも呼ばれ、正四角形の単位格子の各頂点および各面の中心に粒子が位置し、最稠密面をABCABCABCの順に重ねた構造となっている。
六方最密充填構造は、単位格子を正六角柱で表し、この正六角柱の上面および底面の各角および中心と、六角柱の内部で高さ 1/2 のところに 3 つの粒子が存在する。底面の中心に位置する原子は、底面の角の 6 粒子および上下の各3粒子（計 12 粒子）と接しており、最稠密面をABABABの順に重ねた構造となっている。
真球状粒子（P）を生産効率よく、一定の規則性、即ち、周期性を有するように集積して得られる構造としては、立方最密充填構造又は六方最密充填構造であり、通常は両方の構造が混合した構造となる。後述する逆ピラミッド型の穴を形成した基板を使用して、ピラミッドの先端部より順に真球状粒子（P）を集積すれば、立方最密充填構造のみからなる周期構造を作製することもできる。但し、立方最密充填構造と六方最密充填構造はいずれも最密充填構造であり、どちらの構造であっても又は両者の混合した構造であっても、フォトニックバンドギャップの効果等が変化することはない。
The aggregate of true spherical particles (P) needs to be a structure that is accumulated so as to have a certain regularity, that is, periodicity, and the periodic structure includes cubic close-packed structure and hexagonal close-packed structure. At least one of them.
Here, the cubic close-packed structure and the hexagonal close-packed structure are both close-packed structures, and the filling rate is 74% by volume.
The cubic close-packed structure is also called a face-centered cubic lattice structure, and has a structure in which particles are positioned at the vertices of the regular tetragonal unit cell and the center of each surface, and the close-packed surfaces are stacked in the order ABCCABBC.
In the hexagonal close-packed structure, the unit cell is represented by a regular hexagonal column, and there are three particles at each corner and center of the top and bottom surfaces of this regular hexagonal column and at a height of 1/2 inside the hexagonal column. The atom located in the center of the bottom is in contact with the 6 particles at the corner of the bottom and 3 particles above and below (12 particles in total), and has the structure in which the most dense surfaces are stacked in the order of ABABAB.
The structure obtained by accumulating the spherical particles (P) with high production efficiency and constant regularity, ie, periodicity, is a cubic close packed structure or a hexagonal close packed structure, usually both The structure becomes a mixed structure. By using a substrate having an inverted pyramid-shaped hole, which will be described later, and accumulating true spherical particles (P) in order from the tip of the pyramid, a periodic structure consisting only of a cubic close-packed structure can be produced. However, the cubic close-packed structure and the hexagonal close-packed structure are both close-packed structures, and the effect of the photonic band gap, etc., changes regardless of which structure is used or a mixture of both. Never do.
真球状粒子（P）を集積することにより構成される最密充填構造を作製するためには、何らかのテンプレートとなる基板（Q）が必要である。
基板（Q）としては、真球状微粒子（P）を規則的に集積できる基板であれば種々の基板を使用することができ、穴が形成された基板、溝が形成された基板等を使用することができる。これら基板の形状や大きさにより、得られる3次元フォトニック結晶（C）の形状や大きさが決定される。そのため、均一性の高い3次元フォトニック結晶を作製するためには、精度良く穴や溝、チューブ等のサイズが揃った基板が必要である。
一方、基板（Q）として凹凸のない平面基板を用い、その基板上に穴の形成されたスペーサーとして設置して使用することもできる。また、穴や溝が形成された基板（Q）上にスペーサーを設置して使用することもできる。
ここで、スペーサーとは穴や溝が形成された樹脂や金属製の基板であり、基板（Q）上に設置してフォトニック結晶の厚みを制御するためのものを意味する。スペーサーを構成する材料としては、後述の基板（Q）と同様の材料を使用することができるが、加工性の観点等から、樹脂製が好ましく、さらに好ましくはシリコン等のゴム製である。
スペーサーに形成される穴や溝に、真球状微粒子（P）のスラリーを充填することができ、スペーサーの厚みを調整することにより、フォトニック結晶の厚みを制御することが可能である。スペーサーを使用する方法は、大面積や厚膜の3次元フォトニック結晶の作製に適している。
スペーサーの設置方法は、基板（Q）上に物理的な接着により設置する方法、接着剤等を使用して設置する方法などが挙げられる。
基板(Q)を構成する材料としては、シリコンやシリカ、酸化チタン等の無機化合物からなるものやアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂や感光性樹脂などの合成ポリマー等からなるものを使用することができる。
In order to produce a close-packed structure constituted by accumulating true spherical particles (P), a substrate (Q) that serves as a template is required.
As the substrate (Q), various substrates can be used as long as they can regularly accumulate the spherical fine particles (P). For example, a substrate in which holes are formed or a substrate in which grooves are formed is used. be able to. The shape and size of the obtained three-dimensional photonic crystal (C) are determined by the shape and size of these substrates. Therefore, in order to produce a highly uniform three-dimensional photonic crystal, a substrate with a uniform size of holes, grooves, tubes and the like is required.
On the other hand, a flat substrate having no irregularities can be used as the substrate (Q), and the substrate (Q) can be installed and used as a spacer having holes. In addition, a spacer can be installed on the substrate (Q) in which holes and grooves are formed.
Here, the spacer is a resin or metal substrate in which holes or grooves are formed, and means a spacer that is installed on the substrate (Q) to control the thickness of the photonic crystal. As the material constituting the spacer, the same material as that of the substrate (Q) described later can be used, but from the viewpoint of processability, it is preferably made of resin, and more preferably made of rubber such as silicon.
Holes or grooves formed in the spacer can be filled with slurry of true spherical fine particles (P), and the thickness of the photonic crystal can be controlled by adjusting the thickness of the spacer. The method using a spacer is suitable for producing a three-dimensional photonic crystal having a large area or a thick film.
Examples of the method of installing the spacer include a method of installing on the substrate (Q) by physical adhesion, a method of installing using an adhesive, and the like.
As a material constituting the substrate (Q), it is possible to use a material made of an inorganic compound such as silicon, silica, titanium oxide or a material made of a synthetic polymer such as an acrylic resin, an epoxy resin, a polyimide resin or a photosensitive resin. it can.
本発明において、溝とは穴よりもアスペクト比（長径/短径、ここで短径とは基板表面の断面の直径）が高い線状のものを意味し、具体的には、アスペクト比が10倍以上のものである（アスペクト比が10倍以下のものを穴とする）。
穴が形成された基板としては、図1のような基板が挙げられる。図1に示す穴の形状は基板表面に対して正確に54.7°の角度をなす逆ピラミッド型であり、このような極めて精度良くサイズの揃った穴を有する基板は、光や電子線を使用したリソグラフィー及びエッチング等の公知の微細加工技術により作製することができる。
例えば、図1に示す逆ピラミッド型基板は、電子線リソグラフィーと異方性エッチングにより作製することができる。具体的には、シリコン基板状に塗布したレジスト膜を電子線によりパターンニング（電子線リソグラフィー）した後、水酸化カリウム水溶液にて100面を選択的に溶解（異方性エッチング）することにより作製できる。この方法を使用すれば、逆ピラミッド型の穴だけでなく、断面がV字型のアスペクト比が高い溝も精度良く作製することができるし、同様の微細加工技術を利用して、円柱型、柱状型の穴等も作製することができる。
その他、無機化合物等からなる平面基板に電子線リソグラフィー等により作製したレジスト膜のパターン自体をテンプレート基板(Q)とすることもできるし、微細加工技術により金型基板を作製し、これを熱軟化点以上に加熱した熱可塑性樹脂等に押しつけパターンを転写する方法（ナノインプリント法）により作製した樹脂製の基板も使用することができる。
基板（Q）に形成される穴の形状としては、特に制限されることはないが、例えば、円柱型、柱状型、逆ピラミッド型等を挙げることができる。これらの中で、正確に54.7°の角度をなす逆ピラミッド型が特に好ましい。
1つの穴の大きさ（μm）としては、直径が1〜1000であることが好ましく、更に好ましくは5〜500、特に好ましくは10〜100であり、大きさがこの範囲内であれば、短径と長径が存在してもよい。
穴の深さ（μm）としては、1〜1000であることが好ましく、更に好ましくは5〜500、特に好ましくは10〜100であり、深さがこの範囲内であれば、多層構造の3次元フォトニック結晶を作製することができ、その均一性がさらに良好なものとなる。
In the present invention, the groove means a linear shape having a higher aspect ratio (major axis / minor axis, where the minor axis is the cross-sectional diameter of the substrate surface) than the hole. (A hole with an aspect ratio of 10 times or less is used as a hole.)
An example of the substrate in which the hole is formed is a substrate as shown in FIG. The shape of the hole shown in Fig. 1 is an inverted pyramid type that forms an angle of 54.7 ° with respect to the substrate surface. Light and electron beams are used for the substrate with such highly accurate holes. It can be produced by a known fine processing technique such as lithography and etching.
For example, the inverted pyramid type substrate shown in FIG. 1 can be manufactured by electron beam lithography and anisotropic etching. Specifically, a resist film coated on a silicon substrate is patterned by electron beam (electron beam lithography), and then 100 surfaces are selectively dissolved (anisotropic etching) with an aqueous potassium hydroxide solution. it can. If this method is used, not only inverted pyramid type holes, but also V-shaped cross-sections with high aspect ratio grooves can be accurately produced. Columnar holes and the like can also be produced.
In addition, the pattern of the resist film prepared by electron beam lithography etc. on a flat substrate made of an inorganic compound etc. can be used as a template substrate (Q), or a mold substrate can be produced by microfabrication technology and heat softened. A resin substrate produced by a method (nanoimprint method) of transferring a pressing pattern to a thermoplastic resin heated to a point or more can also be used.
The shape of the hole formed in the substrate (Q) is not particularly limited, and examples thereof include a columnar shape, a columnar shape, and an inverted pyramid shape. Among these, an inverted pyramid type that makes an angle of exactly 54.7 ° is particularly preferable.
As for the size (μm) of one hole, the diameter is preferably 1 to 1000, more preferably 5 to 500, and particularly preferably 10 to 100. There may be a diameter and a major axis.
The depth (μm) of the hole is preferably 1 to 1000, more preferably 5 to 500, and particularly preferably 10 to 100. If the depth is within this range, the three-dimensional structure of the multilayer structure A photonic crystal can be produced, and its uniformity is further improved.
基板（Q）に形成される溝の断面の形状としては、四角形、三角形（V字型）、円形、台形等が挙げられるが、溝の作製が容易な四角形、三角形（V字型）が好ましい。
1つの溝の大きさ（μm）としては、短径が1〜1000、長径が10〜50000であることが好ましく、更に好ましくは短径が5〜500、長径が50〜20000、特に好ましくは短径が10〜100、長径が100〜10000である。
これらの溝としては、溝の両端が切り出されているもの、即ち、基板の端部に溝の両端が存在するものや片端だけが切り出されているもの、又は両端とも切りされていないものを使用することができる。溝が形成された基板の具体例としては、図2のような基板が挙げられる。溝の作成も上記穴の微細加工技術と同様にして作製することができる。
また、スペーサーに形成される穴や溝の大きさ及び深さとしては、前述の基板（Q）に形成される穴や溝と同程度の大きさであってもよいが、大面積で厚膜の3次元フォトニック結晶を作成するためには0.1〜500mmといった大きな穴や溝を使用することが好ましい。
Examples of the cross-sectional shape of the groove formed on the substrate (Q) include a quadrangle, a triangle (V-shaped), a circle, a trapezoid, and the like. .
As the size (μm) of one groove, the minor axis is preferably 1 to 1000 and the major axis is preferably 10 to 50,000, more preferably the minor axis is 5 to 500, and the major axis is 50 to 20000, particularly preferably short. The diameter is 10-100 and the major axis is 100-10000.
As these grooves, those in which both ends of the groove are cut out, that is, those in which both ends of the groove are present at the end of the substrate, those in which only one end is cut out, or those in which both ends are not cut are used. can do. A specific example of the substrate on which the groove is formed is a substrate as shown in FIG. Grooves can also be produced in the same manner as the fine hole processing technique.
In addition, the size and depth of the holes and grooves formed in the spacer may be the same size as the holes and grooves formed in the substrate (Q) described above. In order to produce the three-dimensional photonic crystal, it is preferable to use a large hole or groove of 0.1 to 500 mm.
真球状粒子（P）の数平均粒子径は、用途によって好ましい粒子径が異なる。例えば、発光素子やセンサーなどの電子部品やバイオ基材に使用されるフォトニック結晶は小さな周期構造であることが好ましいため、真球状粒子（P）の数平均粒子径は、100〜5000nmであることが好ましく、更に好ましくは150〜3000nm、特に好ましくは200〜1500nmである。
真球状粒子（P）の粒度分布はシャープなものであることが好ましく、具体的には変動係数が３％以下であることが好ましく、2％以下が更に好ましく、1.5％以下が特に好ましい。ここで変動係数とは、標準偏差を平均値で除した値の百分率を意味する。
粒度分布がこの範囲内であると、極めて欠陥が少なく、均一性の高いフォトニック結晶を作製することが可能となる。
真球状粒子（P）の組成としては、本発明の構成上特に制限されず、種々の有機化合物や無機化合物を使用することができる。スチレン、メチルメタクリレートを主要成分とするポリマーやシリカ等の金属酸化物からなる粒子は、公知の方法により容易に合成することができる。例えば、スチレンを主要成分とする場合、乳化重合法、懸濁重合法、ソープフリー乳化重合法等が挙げられ、シリカの場合、ゾルゲル法等が挙げられる。前述の好ましい平均粒子径及び粒度分布を有する真球状粒子（P）は数多く市販されており、それらの市販品を使用することもできる。
The number average particle diameter of the true spherical particles (P) varies depending on the application. For example, since it is preferable that a photonic crystal used for an electronic component such as a light emitting element or a sensor or a bio-substrate has a small periodic structure, the number average particle diameter of the true spherical particles (P) is 100 to 5000 nm. The thickness is preferably 150 to 3000 nm, more preferably 200 to 1500 nm.
The particle size distribution of the true spherical particles (P) is preferably sharp, and specifically, the coefficient of variation is preferably 3% or less, more preferably 2% or less, and particularly preferably 1.5% or less. Here, the variation coefficient means a percentage of a value obtained by dividing the standard deviation by the average value.
When the particle size distribution is within this range, it is possible to produce a photonic crystal with very few defects and high uniformity.
The composition of the true spherical particles (P) is not particularly limited due to the configuration of the present invention, and various organic compounds and inorganic compounds can be used. Particles made of a polymer mainly composed of styrene or methyl methacrylate or a metal oxide such as silica can be easily synthesized by a known method. For example, when styrene is the main component, an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, a soap-free emulsion polymerization method, and the like can be mentioned. In the case of silica, a sol-gel method and the like can be mentioned. Many spherical particles (P) having the above-mentioned preferable average particle diameter and particle size distribution are commercially available, and those commercially available products can also be used.
本発明の3次元フォトニック結晶（C）の製造方法は、真球状粒子（P）の集積ドライビングフォースとして遠心力を使用することを特徴とするものである。
集積ドライビングフォースとは、真球状粒子（P）を基板（Q）に集積させるために働かせる力を意味し、遠心力以外にも、重力、液架橋力等が挙げられる。
重力による真球状粒子の集積方法（自然沈降法）は、前述のように、ブラウン運動や液間架橋等の力を考慮しなければならず、粒子と溶媒の比重、温度、湿度調整による溶媒の蒸発速度など制御するパラメーターが多数存在し、最適な条件を決定するのは容易ではない。更に、粒子径の小さな粒子を使用した場合、集積速度が極めて遅くなり生産効率が悪くなるばかりか、粒子径がサブミクロン以下のオーダーの粒子では沈降が起こらず、周期構造の小さな3次元フォトニック結晶が作製できないといった課題がある。
液架橋力とは、粒子間に液体が存在し液面が粒子の高さ以下のときに、液の界面エネルギーを最小にしようとして、粒子同士を引き寄せる方向に働く力である。液量が少ないほど引き寄せる力が強くなるため、最終的に液がなくなると、粒子は最密に充填されることになる。液架橋力法によれば、粒子径の小さな粒子も集積することが可能だが、穴や溝等の凹部を形成した基板に集積することは困難であり、均一性の高いフォトニック結晶を製造することは極めて困難である。
更に自然沈降法と液架橋力法を組み合わせた方法、即ち、真球状粒子の沈降中に溶媒を蒸発させる方法も挙げられるが、この方法は各々単独の方法よりも当然に集積の最適化が難しいものとなる。
The method for producing a three-dimensional photonic crystal (C) of the present invention is characterized in that centrifugal force is used as an integrated driving force for the spherical particles (P).
The accumulated driving force means a force that acts to accumulate the spherical particles (P) on the substrate (Q), and includes gravity, liquid bridging force, etc. in addition to centrifugal force.
As described above, the method of accumulating true spherical particles by gravity (spontaneous sedimentation method) must take into account forces such as Brownian motion and cross-linking between liquids. There are many parameters to control, such as the evaporation rate, and it is not easy to determine optimal conditions. In addition, when using particles with small particle size, the accumulation speed is extremely slow and production efficiency is deteriorated. In addition, sedimentation does not occur in particles with a particle size of submicron or less, and a three-dimensional photonic with a small periodic structure. There is a problem that crystals cannot be produced.
The liquid cross-linking force is a force that acts in the direction of attracting particles in an attempt to minimize the interfacial energy of the liquid when a liquid exists between the particles and the liquid surface is below the height of the particles. The smaller the amount of liquid, the stronger the pulling force. Therefore, when the liquid finally runs out, the particles are packed most closely. According to the liquid crosslinking force method, it is possible to collect particles with small particle diameters, but it is difficult to collect them on a substrate having recesses such as holes and grooves, and a highly uniform photonic crystal is manufactured. It is extremely difficult.
In addition, there is a method combining the natural precipitation method and the liquid crosslinking force method, that is, a method of evaporating the solvent during the precipitation of true spherical particles, but this method is naturally more difficult to optimize the accumulation than the individual methods. It will be a thing.
従って、重力や液架橋力等を集積ドライビングフォースとする従来の方法では、LEDや半導体レーザー等の発光素子やセンサー、光スイッチなどに有効な周期構造単位の小さな（特に周期構造がサブミクロン以下のオーダー）3次元フォトニック結晶を作製することは極めて困難である。
本発明の3次元フォトニック結晶の製造方法によれば、集積ドライビングフォースとして遠心力を使用することにより、フォトニック結晶の生産効率を高め、更に従来の方法では作製することが困難である均一性の高い周期構造単位の小さなフォトニック結晶を作製することが可能となる。例えば、遠心力を10Ｇ加えると、集積速度が10倍となる。また、5000Ｇ程度の強い遠心力を加えると、粒子径が300nm程度の小さな粒子も容易に集積することが可能であり、周期構造の小さな3次元フォトニック結晶を作製することができる。
更に、3次元フォトニック結晶の均一性を向上させる方法として、集積条件の最適化が困難である液架橋力を働かせないことが好ましい。具体的な操作としては、集積処理中に溶媒の蒸発を行わないことが重要である。溶媒が真球状粒子（P）の集積前に蒸発すれば、液架橋力が働き、制御困難な因子が1つ増えて操作が煩雑になるし、3次元フォトニック結晶の均一性が損なわれることになる。
Therefore, in the conventional method in which gravity, liquid bridging force, etc. are used as an integrated driving force, the periodic structure unit effective for light emitting elements such as LEDs and semiconductor lasers, sensors, optical switches, etc. is small (particularly, the periodic structure is sub-micron or less). Order) It is very difficult to fabricate 3D photonic crystals.
According to the method for producing a three-dimensional photonic crystal of the present invention, the use of centrifugal force as an integrated driving force increases the production efficiency of the photonic crystal, and the uniformity that is difficult to produce by the conventional method. It is possible to produce a small photonic crystal having a high periodic structure unit. For example, when a centrifugal force of 10 G is applied, the accumulation speed becomes 10 times. Further, when a strong centrifugal force of about 5000 G is applied, small particles having a particle diameter of about 300 nm can be easily collected, and a three-dimensional photonic crystal having a small periodic structure can be produced.
Furthermore, as a method for improving the uniformity of the three-dimensional photonic crystal, it is preferable not to use the liquid crosslinking force, which makes it difficult to optimize the accumulation conditions. As a specific operation, it is important not to evaporate the solvent during the accumulation process. If the solvent evaporates before the accumulation of true spherical particles (P), the liquid cross-linking force will work, the factor that is difficult to control will increase, the operation will be complicated, and the uniformity of the three-dimensional photonic crystal will be impaired become.
遠心力とは、遠心力中心から外へと向かう方向の慣性力であり、次式で与えられる。
F = ｍｒω２
ここで、ｍは真球状粒子（P）の質量、ｒは遠心場の中心から真球状粒子（P）までの距離、ωは角速度（回転数×2π）である。ｒは、正確には遠心場の中心（遠心機の中心）から真球状粒子（P）までの距離であるが、粒子は常に移動するので、便宜上遠心機の中心から基板（Q）までの距離として扱う。
使用する遠心力の強さとしては、粒子径や粒子の比重により好ましい強さは異なるが、生産速度向上の観点からは強い方がよい。但し、規則性の高い均一な真球状粒子（P）の集積体を作製するためには、遠心力の強さだけでなく、処理時間、粒子スラリーの濃度、溶媒の蒸発速度等のパラメーターを最適化する必要がある。
例えば、真球状粒子（P）として数平均粒子径が500nmのポリスチレン粒子、基板（Q）として直径が10μｍの正方形の穴径を有し、深さが12μｍの図１に示す逆ピラミッド型の穴が形成された基板を使用した場合のこれらパラメーターの好ましい範囲は、生産効率及び得られるフォトニック結晶の均一性等の観点から以下の通りである。
遠心力の強さとしては、10〜10000Ｇであることが好ましく、更に好ましくは100〜8000Ｇ、特に好ましくは500〜5000Ｇである。
処理時間としては、遠心力の強さによっても異なるが、5〜3600分であることが好ましく、更に好ましくは10〜1000分、特に好ましくは15〜120分である。
真球状粒子スラリーの濃度としては、真球状粒子スラリーの量によっても異なるが、0.01〜20重量%であることが好ましく、更に好ましくは0.02〜15重量%、特に好ましくは0.05〜10重量%である。
真球状粒子スラリーの調製方法としては、真球状粒子を水等に界面活性剤や超音波分散機を使用して分散することにより調製できるが、水中にて原料モノマー等からソープフリー乳化重合等により真球状粒子を合成して、そのまま真球状粒子スラリーとして用いることが好ましい。
溶媒の蒸発は、前述のように、集積処理中に行わないことが好ましい。
Centrifugal force is an inertial force in the direction from the center of centrifugal force to the outside, and is given by the following equation.
F = mrω 2
Here, m is the mass of the true spherical particle (P), r is the distance from the center of the centrifugal field to the true spherical particle (P), and ω is the angular velocity (number of revolutions × 2π). To be precise, r is the distance from the center of the centrifuge field (centrifugal center) to the spherical particle (P), but since the particles always move, the distance from the center of the centrifuge to the substrate (Q) for convenience. Treat as.
The strength of the centrifugal force to be used varies depending on the particle diameter and the specific gravity of the particles, but it is better from the viewpoint of improving the production speed. However, in order to produce a highly regular and uniform aggregate of spherical particles (P), not only the strength of the centrifugal force but also parameters such as processing time, particle slurry concentration, and solvent evaporation rate are optimal. It is necessary to make it.
For example, a polystyrene particle having a number average particle diameter of 500 nm as a true spherical particle (P), a square hole diameter of 10 μm in diameter as a substrate (Q), and a reverse pyramid type hole having a depth of 12 μm as shown in FIG. The preferable range of these parameters when using a substrate on which is formed is as follows from the viewpoints of production efficiency, uniformity of the obtained photonic crystal, and the like.
The strength of the centrifugal force is preferably 10 to 10,000 G, more preferably 100 to 8000 G, and particularly preferably 500 to 5000 G.
The treatment time varies depending on the strength of the centrifugal force, but is preferably 5 to 3600 minutes, more preferably 10 to 1000 minutes, and particularly preferably 15 to 120 minutes.
The concentration of the true spherical particle slurry varies depending on the amount of the true spherical particle slurry, but is preferably 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.02 to 15% by weight, and particularly preferably 0.05 to 10% by weight. .
As a method for preparing a true spherical particle slurry, it can be prepared by dispersing true spherical particles in water or the like using a surfactant or an ultrasonic disperser. It is preferable to synthesize spherical particles and use them as they are as spherical particle slurry.
The evaporation of the solvent is preferably not performed during the accumulation process as described above.
具体的な製造方法としては、基板（Q）に形成した穴もしくは溝、又は基板（Q）に設置したスペーサーに形成した穴もしくは溝に、真球状粒子（P）のスラリーを充填し、基板（Q）の表面に対して垂直に遠心力を加えて穴もしくは溝に真球状粒子（P）を集積する方法である。
真球状粒子（P）をそのまま使用するのではなく、溶媒に分散したスラリーとして使用するのは、粒子に機動性を持たせるためである。溶媒がない場合又は溶媒が蒸発してなくなった場合、粒子間や粒子と基板間において直ちに固着が起こり、粒子の機動性が無くなるため、均一性の高い3次元フォトニック結晶を作製することができない。
ここで溶媒とは、真球状粒子（P）を溶解せず、分散させることができるものであれば本発明の構成上特に限定されず、水やアルコール、アセトンやトルエンなどの有機溶剤等を使用することができる。クリーンプロセス等の観点から、溶媒として水、低級アルコール又はこれらの混合溶媒を使用することが好ましい。
粒子のブラウン運動は規則的な集積を促進するため、遠心力の強度を定期的に増減させる、温度を高くする、何らかの振動を与える等、粒子に更に機動性を付与する方法は、均一性の高いフォトニック結晶を作製する方法として有効である。
As a specific manufacturing method, holes or grooves formed in the substrate (Q) or holes or grooves formed in a spacer installed in the substrate (Q) are filled with a slurry of true spherical particles (P), and the substrate ( In this method, the spherical particles (P) are accumulated in the holes or grooves by applying a centrifugal force perpendicular to the surface of Q).
The reason why the spherical particles (P) are not used as they are but as a slurry dispersed in a solvent is to give the particles mobility. When there is no solvent, or when the solvent is not evaporated, the solidification occurs immediately between the particles or between the particle and the substrate, and the mobility of the particles is lost. Therefore, a highly uniform three-dimensional photonic crystal cannot be produced. .
Here, the solvent is not particularly limited in terms of the configuration of the present invention as long as it does not dissolve and disperse the spherical particles (P), and water, alcohol, organic solvents such as acetone and toluene are used. can do. From the viewpoint of a clean process or the like, it is preferable to use water, a lower alcohol or a mixed solvent thereof as a solvent.
Since the Brownian motion of the particles promotes regular accumulation, the method of imparting more mobility to the particles, such as periodically increasing / decreasing the strength of the centrifugal force, increasing the temperature, applying some vibration, etc. It is effective as a method for producing a high photonic crystal.
基板（Q）の表面に対して垂直に遠心力を加えるとは、真球状粒子（P）が 基板（Q）の表面、穴や溝が形成された基板であれば、穴や溝の底部に対して垂直な力によって集積されることを意味する。具体的な方法としては、遠心力の増加に伴って基板（Q）を設置した遠心管の角度が変化する、所謂、スイングローター型）の遠心機を使用する方法や遠心力が強い場合であって、遠心力がかかる方向に対して垂直に基板（Q）を設置することができる遠心機を使用する方法等が挙げられる。後者の方法において、遠心力が強い場合とは大凡500Ｇ以上の遠心力を加える場合を意味する。遠心力が大きくなると重力の影響が無視できるからである。
これらの方法に使用できる遠心機としては、市販されている多くの遠心機を使用することができる。例えば、冷却高速遠心機H2600、H923，H2000B、小型卓上遠心機H11NA、H19FMR（コクサン社製）、高速冷却遠心機GRX250、SRX201（トミー精工社製）などを使用することができる。使用できるローター（遠心管）としては、前者の方法の場合は、RF109Ｌ、RF127（H19FMR用）やSH1（H2600用）などが使用でき、後者の方法の場合は、DWH1（H2600用）などが使用できる。
Applying centrifugal force perpendicular to the surface of the substrate (Q) means that if the spherical particles (P) are on the surface of the substrate (Q), a substrate with holes or grooves formed on the bottom of the holes or grooves It means that it is accumulated by a force perpendicular to it. Specific methods include the use of a so-called swing rotor type centrifuge in which the angle of the centrifuge tube on which the substrate (Q) is installed changes with increasing centrifugal force, or when the centrifugal force is strong. And a method using a centrifuge capable of installing the substrate (Q) perpendicular to the direction in which the centrifugal force is applied. In the latter method, the case where the centrifugal force is strong means a case where a centrifugal force of about 500 G or more is applied. This is because the influence of gravity can be ignored when the centrifugal force increases.
As a centrifuge that can be used in these methods, many commercially available centrifuges can be used. For example, cooling high-speed centrifuges H2600, H923, H2000B, small table centrifuges H11NA, H19FMR (manufactured by Kokusan), high-speed cooling centrifuges GRX250, SRX201 (manufactured by Tommy Seiko Co., Ltd.) and the like can be used. As the rotor (centrifuge tube) that can be used, RF109L, RF127 (for H19FMR) and SH1 (for H2600) can be used in the former method, and DWH1 (for H2600) is used in the latter method. it can.
遠心力を基板表面に対して垂直ではなく平行にかける方法によっても3次元フォトニック結晶を作製することができる。
この方法は、基板（Q）に形成した溝に必要により上部カバーを設置し、遠心場の外側に位置する溝の片端又はその片端直上の上部カバーに必要により液量調整部を設け、溝に真球状粒子（P）のスラリーを充填した後、基板（Q）の表面に対して平行の方向に遠心力を加えて、溝に真球状粒子（P）を集積する方法である。この方法に使用する装置の概念図を図3に示す。なお、遠心中心から基板（Q）までの距離が短い場合や基板（Q）が大きい場合等には、基板（Q）に形成される溝は遠心場の外側に位置する溝の片端から遠心中心に引いた線上に溝を形成することが好ましい。
上部カバーとは、真球状粒子（P）のスラリーの排出を防止する目的で基板（Q）に形成した溝又は基板（Q）全面の上部に設置されるカバーであり、排出のおそれがある場合には設置することが好ましい。
遠心場の外側に位置する溝の片端又はその片端直上の上部カバーに設置した液量調整部とは、溶媒のみを排出し真球状粒子（P）を透過させないフィルターや弁等であって、溶媒の排出速度を任意に調整できることが好ましい。真球状粒子（P）が集積された後において、閉じていた弁を開き溶媒を排出してもよいし、フィルターや適当に開いた弁を使用して真球状粒子（P）の集積過程において溶媒を排出してもよい。但し、フォトニック結晶の均一性向上等の観点から、真球状粒子（P）の集積が完了するまで、溶媒の全部を排出しないことが好ましい。
溝に真球状粒子（P）のスラリーを充填した後、基板（Q）の表面に対して平行の方向に遠心力を加えるとは、基板に形成した遠心場の外側に位置する溝の片端断面に対して垂直に遠心力をかけることを意味する。従って、真球状粒子（P）は遠心場外側に位置する溝の片端より順に集積されることになる。
A three-dimensional photonic crystal can also be produced by a method in which centrifugal force is applied in parallel to the substrate surface instead of perpendicularly.
In this method, if necessary, an upper cover is installed in the groove formed in the substrate (Q), and a liquid amount adjusting unit is provided in the upper cover just above one end of the groove located on the outside of the centrifugal field, if necessary. In this method, after the slurry of true spherical particles (P) is filled, centrifugal force is applied in a direction parallel to the surface of the substrate (Q) to accumulate the true spherical particles (P) in the grooves. A conceptual diagram of an apparatus used in this method is shown in FIG. When the distance from the centrifuge center to the substrate (Q) is short or when the substrate (Q) is large, the groove formed on the substrate (Q) is from one end of the groove located outside the centrifuge field to the centrifuge center. It is preferable to form a groove on the line drawn in (1).
The top cover is a cover that is installed on the top of the groove or the entire surface of the substrate (Q) for the purpose of preventing the discharge of slurry of spherical particles (P) or when there is a risk of discharge Is preferably installed.
The liquid volume adjusting unit installed on one end of the groove located outside the centrifuge field or on the upper cover just above one end is a filter or valve that discharges only the solvent and does not allow the spherical particles (P) to permeate. It is preferable that the discharge speed of the can be adjusted arbitrarily. After the spherical particles (P) are accumulated, the closed valve may be opened to discharge the solvent, or the filter may be used to open the solvent during the accumulation process of the spherical particles (P). May be discharged. However, from the viewpoint of improving the uniformity of the photonic crystal, it is preferable not to discharge all of the solvent until the accumulation of the spherical particles (P) is completed.
Applying centrifugal force in a direction parallel to the surface of the substrate (Q) after filling the groove with a spherical particle (P) slurry is a cross section at one end of the groove located outside the centrifugal field formed on the substrate This means that centrifugal force is applied perpendicular to Accordingly, the spherical particles (P) are accumulated in order from one end of the groove located outside the centrifugal field.
前述の方法において、基板（Q）の表面に対して平行の方向に遠心力を加えた状態で、真球状粒子（P）のスラリーを遠心場の内側の片端から充填することにより3次元フォトニック結晶（C）を製造することもできる。この方法によれば生産効率が更に高くなり、連続的な製造方法として極めて有効である。
この方法に使用する装置の概念図を図4に示す。遠心中心に真球状粒子（P）のスラリーを滴下し一時的に溜めておくための凹部（WP）があり、その周囲に基板（Q）を設置する。基板装着部（QS）は凹部の壁が除去されており、基板（Q）に形成された溝の底部とWPの底部が同じ高さとなるように設計及び設置することが好ましい。本発明の構成上、基板装着部（QS）の数に制限はなく、多数も受けることにより、更に生産性が向上する。
上部カバーを設置する場合には、遠心中心に真球状粒子（P）スラリーの供給部（WI）を設けておき、ここから遠心中心にスラリーを滴下することができる。
In the method described above, three-dimensional photonics are obtained by filling a slurry of true spherical particles (P) from one end inside the centrifugal field with centrifugal force applied in a direction parallel to the surface of the substrate (Q). Crystal (C) can also be produced. According to this method, the production efficiency is further increased and it is extremely effective as a continuous production method.
A conceptual diagram of an apparatus used for this method is shown in FIG. There is a recess (WP) for dripping a slurry of true spherical particles (P) in the center of the centrifuge and temporarily storing it, and a substrate (Q) is placed around it. The substrate mounting portion (QS) is preferably designed and installed such that the wall of the recess is removed, and the bottom of the groove formed in the substrate (Q) and the bottom of the WP are the same height. In the configuration of the present invention, the number of substrate mounting portions (QS) is not limited, and the productivity is further improved by receiving a large number.
In the case of installing the upper cover, a spherical particle (P) slurry supply unit (WI) is provided at the centrifugal center, and the slurry can be dropped onto the centrifugal center from here.
遠心力を基板表面に対して平行にかける方法に使用できる遠心機としては、市販されているスピンコーター等を使用することができる。例えば、1Hシリーズ（ミカサ社製）、ACTシリーズ、ASSシリーズ（アクティブ社製）、K359シリーズ（共和理研社製）等が挙げられる。
スピンコーターの回転数としては、回転半径等によって好ましい回転数が異なるが、前述の強さの遠心力が加わるように調整することが好ましい。
A commercially available spin coater or the like can be used as a centrifuge that can be used in a method of applying a centrifugal force parallel to the substrate surface. For example, 1H series (manufactured by Mikasa), ACT series, ASS series (manufactured by Active), K359 series (manufactured by Kyowa Riken) and the like can be mentioned.
As the rotation speed of the spin coater, a preferable rotation speed varies depending on the rotation radius or the like, but it is preferable to adjust so that the above-described strong centrifugal force is applied.
基板（Q）の穴や溝、又は基板（Q）に設置したスペーサーに形成した穴又は溝に中に作製された3次元フォトニック結晶は、粒子同士を固定化することにより、周期構造を崩すことなく基板（Q）又は基板（Q）上から取り出すことができる。また、スペーサーは容易に取り外すことができる。
粒子同士を固定化する方法としては、熱有着する方法が一般的であり、真球状微粒子（P）が有機化合物からなる場合だけでなく、無機化合物からなる場合にも適用することができる。例えば、真球状微粒子（P）がポリスチレンからなる場合には、90℃付近にて1〜5分程度熱処理することにより固定化することができ、シリカの場合も500℃付近にて1〜5分程度熱処理することにより固定化することができる。
その他の方法としては、真球状微粒子（P）に反応性官能基を導入し、その官能基と反応する基を有する架橋剤を加えて化学的に結合する方法が挙げられる。
基板（Q）から取り出さずに使用する場合には、粒子同士はヴァンデルワールス力或いは静電的引力等により物理的に吸着しているので、上記のような固定化を行わなくてもよい場合がある。
基板（Q）から取り出す具体的な方法としては、上記の方法により固定化した3次元フォトニック結晶を粘着テープ等を表面に付着させて物理的に取り出す方法や基板（Q）を酸やアルカリ、有機溶剤等を使用して除去する方法等が挙げられる。
The three-dimensional photonic crystal produced in the hole or groove of the substrate (Q) or the hole or groove formed in the spacer installed on the substrate (Q) breaks the periodic structure by immobilizing the particles Without removing from the substrate (Q) or the substrate (Q). Also, the spacer can be easily removed.
As a method for immobilizing particles, a method of thermally adhering is generally used, and the method can be applied not only when the spherical particles (P) are made of an organic compound but also when it is made of an inorganic compound. For example, when the spherical particles (P) are made of polystyrene, they can be fixed by heat treatment at about 90 ° C. for about 1 to 5 minutes, and in the case of silica at about 500 ° C. for 1 to 5 minutes. It can be fixed by heat treatment to some extent.
Examples of other methods include a method in which a reactive functional group is introduced into the spherical fine particles (P), and a cross-linking agent having a group that reacts with the functional group is added to chemically bond the reactive functional group.
When used without being taken out from the substrate (Q), the particles are physically adsorbed by van der Waals force or electrostatic attraction, so there is a case where the above-described immobilization may not be performed. is there.
As a specific method of removing from the substrate (Q), a method of physically removing the 3D photonic crystal fixed by the above method by attaching an adhesive tape or the like to the surface, or removing the substrate (Q) from acid or alkali, For example, a method of removing the organic solvent using an organic solvent can be used.
3次元フォトニック結晶の均一性の評価方法としては、反射スペクトルを測定することにより行うことができる。反射スペクトルのピークは、フォトニックバンドギャップに由来するものであり、そのギャップに対応する特定波長の電磁波をフォトニック結晶に照射すると検出される。
3次元フォトニック結晶の均一性が高いとピークがシャープに検出され、均一性が低いとピークがブロードになる。或いは均一性が低すぎるとピーク強度が極めて弱くなり、そのような均一性が低い周期構造体はもはやフォトニック結晶と呼ぶことはできない。
特定波長の電磁波としては、γ線、X線、紫外線、可視光線、赤外線、ミリ波、マイクロ波等が挙げられる。これらのうち、X線、紫外線、可視光線、赤外線を使用することが好ましく、更に好ましくは、波長100〜1000nmの紫外線、可視光線、赤外線であり、特に好ましくは、波長300〜750nmの紫外線、可視光線である。
反射スペクトルの検出装置としては、汎用の分光光度計等を使用することができる。例えば、分光測光装置PMA-11（浜松ホトニクス社製）、マルチスペクトロフォトメーターATRAS-25、FTIR-IRT-3000（日本分光社製）、紫外可視近赤外分光光度計UV-3600（島津社製）、反射測定装置MCPD-3000（大塚電子社製）などが挙げられる。
特定の波長の電磁波を周期構造体に照射して得られる反射スペクトルの波長は、主にフォトニック結晶の周期サイズに対応し、例えば、平均粒子径200〜300nmの真球状粒子（P）から構成される立方最密充填構造のフォトニック結晶の場合には、200〜500nm付近に反射スペクトルが現れる。
As a method for evaluating the uniformity of the three-dimensional photonic crystal, it can be performed by measuring a reflection spectrum. The peak of the reflection spectrum is derived from the photonic band gap, and is detected when the photonic crystal is irradiated with an electromagnetic wave having a specific wavelength corresponding to the gap.
When the uniformity of the three-dimensional photonic crystal is high, the peak is detected sharply, and when the uniformity is low, the peak becomes broad. Alternatively, if the uniformity is too low, the peak intensity becomes extremely weak, and such a periodic structure with low uniformity can no longer be called a photonic crystal.
Examples of the electromagnetic wave having a specific wavelength include γ rays, X rays, ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, millimeter waves, and microwaves. Among these, it is preferable to use X-rays, ultraviolet rays, visible rays, and infrared rays, more preferably ultraviolet rays having a wavelength of 100 to 1000 nm, visible rays, and infrared rays, and particularly preferably ultraviolet rays having a wavelength of 300 to 750 nm, visible rays. Light rays.
A general-purpose spectrophotometer or the like can be used as the reflection spectrum detection device. For example, spectrophotometer PMA-11 (manufactured by Hamamatsu Photonics), multi spectrophotometer ATRAS-25, FTIR-IRT-3000 (manufactured by JASCO), UV-visible near infrared spectrophotometer UV-3600 (manufactured by Shimadzu) ), Reflection measuring device MCPD-3000 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), and the like.
The wavelength of the reflection spectrum obtained by irradiating a periodic structure with an electromagnetic wave of a specific wavelength mainly corresponds to the periodic size of the photonic crystal, and is composed of, for example, true spherical particles (P) with an average particle diameter of 200 to 300 nm. In the case of a photonic crystal having a cubic close-packed structure, a reflection spectrum appears in the vicinity of 200 to 500 nm.
[実施例]
次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明は実施例に限定されるものではない。なお、特記しない限り部は重量部、％は重量％を意味する。
[Example]
EXAMPLES Next, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples without departing from the gist of the present invention. Unless otherwise specified, “part” means “part by weight” and “%” means “% by weight”.
＜基板（Q）の作製＞
（1）穴を形成した基板（基板（Q-1））
外観；図1
穴の形状；逆ピラミッド型
穴のサイズ；一辺10μmの正方形（断面）、深さ；12μm、ピラミッドの角度；54°
基板（Q）の大きさ；一辺1cmの正方形（穴の数；5000個）
作製方法；
一辺1cmのシリコン基板（基板（Q））を1000℃で1.5時間、大気中で加熱することにより酸化膜を形成した後、ピラニア液（硫酸と30%過酸化水素水を体積比1：9で混合したもの）にて洗浄して有機物を完全に除去した。
乾燥後、スピンコーターによりレジストを塗布し、約400nmの膜厚のレジスト膜をシリコン基板上に形成した（180℃で3分間プリベーク）。レジストはαメチルスチレン-αクロロアクリレート共重合体（ZEP520（ポジ型レジスト）、日本ゼオン社製）を使用した。
このレジスト膜に電子線描画装置にて上記の穴のサイズ等に対応するようにパターンを描画した後、現像液（ZEP-RD、日本ゼオン社製）に浸漬してマスクパターンを作製した。
BHF（フッ化アンモニウムとフッ酸を体積比1：9で混合したもの）に数分間浸漬して酸化膜のみを取り除いた後、水酸化カリウム（30％）とイソプロピルアルコール（12％）からなる水溶液に1時間浸漬して、異方性エッチングを行った。最後に、酸化膜をBHFにて取り除き、基板（Q-1）を得た。
（2）溝を形成した基板（基板（Q-2））
外観；図2参照（基板（Q-2）を使用した集積システムの概念；図3参照）
溝の断面形状；Ｖ字型
溝のサイズ；幅10μm、長さ；1000μm、深さ；12μm
基板の大きさ；一辺1cmの正方形（溝の数；300個）
作製方法；
上記の溝のサイズ等に対応するようにパターンを作製して、基板（Q-1）と同様にして基板（Q-2）を作製した。
（3）溝を形成した基板（基板（Q-3））
外観；図2参照（基板（Q-3）を使用した集積システムの概念；図4参照）
溝の断面形状；Ｖ字型
溝のサイズ；幅10μm、長さ；350μm、深さ；12μm
基板の大きさ；内円半径0.7cm、外円半径1.1cm、面積2.1cm2（溝の数；300個）
その他；溝の片端（扇型内側）は切出し形状
溝は遠心場の外側に位置する溝の片端から遠心中心に引いた線上に溝を形成
（上記条件を満たす位置に基板（Q-3）を設置する）
作製方法；基板（Q-3）の場合と同様にして基板（Q-3）を作製した。
（4）スペーサーを設置した平面基板（基板（Q-4））
平面基板；凹凸のないカバーガラス
基板の大きさ；一辺24mmの正方形
スペーサー；
材質；シリコンゴム、大きさ；一辺24mmの正方形、厚み；1mm
形成された穴の大きさ；一辺0.5mmの正方形、深さ；1mm
穴の形成方法；カッターナイフによりシリコンゴムの中央部を切り取り
スペーサーの設置方法；平面基板上に静置（接着剤未使用）
（5）スペーサーを設置した平面基板（基板（Q-5））
平面基板；凹凸のないカバーガラス
基板の大きさ；一辺24mmの正方形
スペーサー；
材質；シリコンゴム、大きさ；一辺24mmの正方形、厚み；2mm
形成された穴の大きさ；一辺15mmの正方形、深さ；2mm
穴の形成方法；カッターナイフによりシリコンゴムの中央部を切り取り
スペーサーの設置方法；平面基板上に静置（接着剤未使用）
<Production of substrate (Q)>
(1) Substrate with holes (substrate (Q-1))
Appearance: Fig. 1
Hole shape: inverted pyramid shape Hole size: 10 μm square (cross section), depth: 12 μm, pyramid angle: 54 °
Substrate (Q) size: 1cm square (number of holes: 5000)
Production method;
After forming an oxide film by heating a silicon substrate (substrate (Q)) with a side of 1 cm at 1000 ° C for 1.5 hours in the atmosphere, piranha solution (sulfuric acid and 30% hydrogen peroxide water at a volume ratio of 1: 9) The organic matter was completely removed by washing with a mixture.
After drying, a resist was applied by a spin coater to form a resist film having a thickness of about 400 nm on a silicon substrate (prebaked at 180 ° C. for 3 minutes). As the resist, α-methylstyrene-α-chloroacrylate copolymer (ZEP520 (positive resist), manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was used.
A pattern was drawn on the resist film with an electron beam drawing apparatus so as to correspond to the size of the hole and the like, and then immersed in a developer (ZEP-RD, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) to prepare a mask pattern.
An aqueous solution consisting of potassium hydroxide (30%) and isopropyl alcohol (12%) after being immersed in BHF (a mixture of ammonium fluoride and hydrofluoric acid at a volume ratio of 1: 9) for several minutes to remove only the oxide film. For 1 hour to perform anisotropic etching. Finally, the oxide film was removed with BHF to obtain a substrate (Q-1).
(2) Substrate with groove (substrate (Q-2))
Appearance: See Fig. 2 (Concept of integrated system using substrate (Q-2); see Fig. 3)
Groove cross-sectional shape: V-shaped Groove size: Width 10 μm, Length: 1000 μm, Depth: 12 μm
Substrate size: 1cm square (number of grooves: 300)
Production method;
A pattern was produced so as to correspond to the size of the groove and the like, and a substrate (Q-2) was produced in the same manner as the substrate (Q-1).
(3) Substrate with groove (substrate (Q-3))
Appearance: See Fig. 2 (Concept of integrated system using substrate (Q-3); see Fig. 4)
Groove cross-sectional shape: V-shaped Groove size: Width 10 μm, Length: 350 μm, Depth: 12 μm
Substrate size: inner circle radius 0.7 cm, outer circle radius 1.1 cm, area 2.1 cm 2 (number of grooves: 300)
Other; One end of groove (inside of fan) is cut out
Grooves are formed on a line drawn from one end of the groove located outside the centrifugal field to the centrifugal center.
(Install the board (Q-3) at a position that satisfies the above conditions)
Production method: A substrate (Q-3) was produced in the same manner as in the case of the substrate (Q-3).
(4) Planar substrate with a spacer (substrate (Q-4))
Flat substrate; cover glass without unevenness; substrate size; square spacer with a side of 24 mm;
Material: Silicon rubber, Size: Square with a side of 24mm, Thickness: 1mm
The size of the hole formed; square with a side of 0.5 mm, depth: 1 mm
Hole formation method: Cut the center of the silicon rubber with a cutter knife Spacer installation method: Place on a flat substrate (adhesive not used)
(5) Planar substrate with a spacer (substrate (Q-5))
Flat substrate; cover glass without unevenness; substrate size; square spacer with a side of 24 mm;
Material: Silicon rubber, Size: Square with a side of 24mm, Thickness: 2mm
The size of the hole formed: square with a side of 15 mm, depth: 2 mm
Hole formation method: Cut the center of the silicon rubber with a cutter knife Spacer installation method: Place on a flat substrate (adhesive not used)
＜実施例1＞
基板（Q-1）に、数平均粒子径300nm、標準偏差1.4%、粒子濃度1重量%のポリスチレン粒子からなる真球状粒子(P-1)の水スラリー（3300A、モリテックス社製）を超純水にて10倍に希釈したもの0.1gを滴下し、遠心機（H30R、コクサン社製）を使って、4000Gにて15分間、基板（Q-1）表面に対して垂直に遠心力を加えてポリスチレン粒子を集積した。遠心機には、基板（Q-1）表面に対して垂直に遠心力が加わるように、スイングローター（RF121）に図5に示す遠心管を設置した。
遠心集積後、基板（Q-1）を遠心管から取り外し、余分なスラリーを超純水で洗浄しながら除去し、40℃で12時間乾燥することで、3次元フォトニック結晶を得た。
<Example 1>
Ultrapure water slurry (3300A, manufactured by Moritex Corporation) of spherical particles (P-1) made of polystyrene particles with a number average particle size of 300 nm, standard deviation of 1.4%, and particle concentration of 1% by weight on the substrate (Q-1) 0.1 g diluted 10-fold with water is added dropwise, and centrifugal force is applied perpendicularly to the surface of the substrate (Q-1) at 4000 G for 15 minutes using a centrifuge (H30R, manufactured by Kokusan). The polystyrene particles were accumulated. In the centrifuge, the centrifuge tube shown in FIG. 5 was installed on the swing rotor (RF121) so that centrifugal force was applied perpendicularly to the surface of the substrate (Q-1).
After centrifugation, the substrate (Q-1) was removed from the centrifuge tube, and excess slurry was removed while washing with ultrapure water, followed by drying at 40 ° C. for 12 hours to obtain a three-dimensional photonic crystal.
＜実施例2＞
真球状粒子(P-1)の水スラリー（3300A、モリテックス社製）の代わりに、数平均粒子径1000nm、標準偏差1.0%、粒子濃度1重量%のポリスチレン粒子(P-2)の水スラリー（4009A、モリテックス社製）を超純水にて10倍に希釈したもの0.1gを使用すること、及び遠心力の強さを4000Gの代わりに1000Gとすること以外は、実施例1と同様にして3次元フォトニック結晶を作製した。
<Example 2>
Instead of an aqueous slurry of spherical particles (P-1) (3300A, manufactured by Moritex), an aqueous slurry of polystyrene particles (P-2) with a number average particle size of 1000 nm, a standard deviation of 1.0%, and a particle concentration of 1% by weight (P-2) 4009A, manufactured by Moritex Co., Ltd.) is diluted 10 times with ultrapure water, and 0.1 g is used, and the centrifugal force is set to 1000 G instead of 4000 G. A three-dimensional photonic crystal was fabricated.
＜実施例3＞
基板（Q-1）に代えて、基板（Q-2）を使用する以外は、実施例1と同様にして長さ1000μmの3次元フォトニック結晶を作製した。
<Example 3>
A three-dimensional photonic crystal having a length of 1000 μm was produced in the same manner as in Example 1 except that the substrate (Q-2) was used instead of the substrate (Q-1).
＜実施例4＞
基板（Q-2）に、真球状粒子(P-1)の水スラリー（3300A、モリテックス社製）を超純水にて10倍に希釈したもの0.01gを滴下した後、上部カバーを設置し、スピンコーター（1H360S、ミカサ社製）を使って、5000Gにて15分間、基板（Q-2）表面に対して平行に遠心力を加えてポリスチレン粒子を集積した（図3参照）。
遠心集積後、上部カバーを外し、余分なスラリーを超純水で洗浄しながら除去し、40℃で12時間乾燥することで、長さ100μmの3次元フォトニック結晶を得た。
<Example 4>
To the substrate (Q-2), 0.01 g of water slurry of spherical particles (P-1) (3300A, manufactured by Moritex) diluted 10-fold with ultrapure water was dropped, and then the upper cover was installed. Using a spin coater (1H360S, manufactured by Mikasa), polystyrene particles were accumulated by applying centrifugal force parallel to the surface of the substrate (Q-2) at 5000 G for 15 minutes (see FIG. 3).
After centrifugation, the upper cover was removed, and the excess slurry was removed while washing with ultrapure water, followed by drying at 40 ° C. for 12 hours to obtain a three-dimensional photonic crystal having a length of 100 μm.
＜実施例5＞
基板（Q-3）に液量調整弁を設けた上部カバーを設置し、スピンコーター（1H360S、ミカサ社製）を使って1500Gの遠心力を加えた後、真球状粒子(P-1)の水スラリー（3300A、モリテックス社製）を超純水にて10倍に希釈したもの0.1gを上部カバーのスラリー供給部からスピンコーターの中心の液溜に0.01g/分の速度で滴下してポリスチレン粒子を集積した。集積処理中において液量調整弁を開き、ポリスチレン粒子が完全に集積した後に溶媒が排出されるように設定した（図4参照）。
スラリーの供給終了5分後にスピンコーターを停止した後、上部カバーを外し、40℃で12時間乾燥することで、長さ350μmの3次元フォトニック結晶を得た。
<Example 5>
Install a top cover with a liquid level control valve on the substrate (Q-3), apply 1500G centrifugal force using a spin coater (1H360S, manufactured by Mikasa), and then add spherical particles (P-1) 0.1 g of water slurry (3300A, manufactured by Moritex Corp.) diluted 10-fold with ultrapure water is dropped at a rate of 0.01 g / min from the slurry supply part of the top cover to the liquid reservoir at the center of the spin coater. Accumulated particles. During the accumulation process, the liquid amount adjustment valve was opened, and the solvent was discharged after the polystyrene particles were completely accumulated (see FIG. 4).
The spin coater was stopped 5 minutes after the completion of the slurry supply, the top cover was removed, and the slurry was dried at 40 ° C. for 12 hours to obtain a three-dimensional photonic crystal having a length of 350 μm.
＜実施例6＞
基板（Q-1）に代えて、基板（Q-4）を使用する以外は、実施例1と同様にして3次元フォトニック結晶を作製した。
<Example 6>
A three-dimensional photonic crystal was produced in the same manner as in Example 1 except that the substrate (Q-4) was used instead of the substrate (Q-1).
＜実施例7＞
基板（Q-1）に代えて、基板（Q-5）を使用する以外は、実施例1と同様にして3次元フォトニック結晶を作製した。
<Example 7>
A three-dimensional photonic crystal was produced in the same manner as in Example 1 except that the substrate (Q-5) was used instead of the substrate (Q-1).
＜比較例1＞
実施例1において集積ドライビングフォースとして遠心力の代わりに、重力を使用した（自然沈降法）以外は実施例1と同様にしてフォトニック結晶を作製し、その評価を行った。なお、ポリスチレン粒子の集積は、湿度90％、温度7℃の冷蔵庫内にて、溶媒の蒸発が起こらないように実施例1と同様に基板（Q-1）にカバーを設置して行った（図5参照）。
7日間保持したが、粒子が沈降せず3次元フォトニック結晶は得られなかった。
<Comparative Example 1>
Photonic crystals were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that gravity was used instead of centrifugal force as the integrated driving force in Example 1 (natural sedimentation method). The polystyrene particles were accumulated in a refrigerator with a humidity of 90% and a temperature of 7 ° C. by placing a cover on the substrate (Q-1) in the same manner as in Example 1 so that the solvent would not evaporate ( (See Figure 5).
Although retained for 7 days, the particles did not settle and a three-dimensional photonic crystal could not be obtained.
＜比較例2＞
実施例1において集積ドライビングフォースとして遠心力の代わりに、重力を使用し、湿度90％、温度7℃の冷蔵庫内において溶媒の蒸発速度を調整しながら、7日間かけてポリスチレン粒子（3200A、モリテックス社製）を集積した以外は実施例1と同様にして3次元フォトニック結晶を作製した。
<Comparative Example 2>
In Example 1, instead of centrifugal force as the integrated driving force, gravity was used, and polystyrene particles (3200A, Moritex Corporation) were applied over 7 days while adjusting the evaporation rate of the solvent in a refrigerator with a humidity of 90% and a temperature of 7 ° C. A three-dimensional photonic crystal was produced in the same manner as in Example 1 except that the product was integrated.
＜比較例3＞
実施例7において集積ドライビングフォースとして遠心力の代わりに、重力を使用し、湿度90％、温度7℃の冷蔵庫内において溶媒の蒸発速度を調整しながら、7日間かけてポリスチレン粒子（3200A、モリテックス社製）を集積した以外は実施例6と同様にして3次元フォトニック結晶を作製した。
<Comparative Example 3>
In Example 7, instead of centrifugal force as the integrated driving force, gravity was used, and polystyrene particles (3200A, Moritex Corporation) were applied over 7 days while adjusting the evaporation rate of the solvent in a refrigerator with a humidity of 90% and a temperature of 7 ° C. A three-dimensional photonic crystal was produced in the same manner as in Example 6 except that the product was integrated.
実施例1〜7、比較例1〜3の3次元フォトニック結晶の評価
得られた3次元フォトニック結晶を以下のような方法により評価し、評価結果を集積の条件とともに表１〜３に示した。
Evaluation of the three-dimensional photonic crystals of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 The obtained three-dimensional photonic crystals were evaluated by the following method, and the evaluation results are shown in Tables 1 to 3 together with the integration conditions. It was.
＜反射スペクトルの測定＞
顕微紫外可視分光光度計MSV-350（日本分光社製）を使用して得られた3次元フォトニック結晶の反射スペクトルを測定した。実施例6、7については金薄膜をリファレンスとして反射率を測定した。フォトニックバンドギャップに対応した波長においてピークが検出される。このピークから3次元フォトニック結晶の均一性を判断することができ、均一性が高ければピークはシャープになり、均一性が悪ければピークはブロードになる。また、反射率が高い方がフォトニック結晶の均一性が高いといえる。
<Measurement of reflection spectrum>
The reflection spectrum of the three-dimensional photonic crystal obtained using a micro ultraviolet visible spectrophotometer MSV-350 (manufactured by JASCO Corporation) was measured. For Examples 6 and 7, the reflectance was measured using a gold thin film as a reference. A peak is detected at a wavelength corresponding to the photonic band gap. From this peak, the uniformity of the three-dimensional photonic crystal can be judged. If the uniformity is high, the peak becomes sharp, and if the uniformity is poor, the peak becomes broad. Moreover, it can be said that the higher the reflectance, the higher the uniformity of the photonic crystal.
＜電子顕微鏡による観察＞
90℃にて3分間熱処理を行い粒子間を固定化した後、基板（Q）に粘着テープを貼り付けフォトニック結晶を基板から取出し、電子顕微鏡にて観察して、層の数を数え、併せて周期構造も確認した。
実施例6、7及び比較例3については、外観の観察のみ行った。
<Observation by electron microscope>
After heat treatment at 90 ° C for 3 minutes to fix the particles, stick an adhesive tape on the substrate (Q), take out the photonic crystal from the substrate, observe with an electron microscope, count the number of layers, and combine The periodic structure was also confirmed.
For Examples 6 and 7 and Comparative Example 3, only the appearance was observed.
実施例1及び比較例2の反射スペクトルを図6に示した。
実施例1の3次元フォトニック結晶においては、波長500nmに反射スペクトルピークが検出され、このピークは極めてシャープであることから、結晶の均一性が極めて高いことがわかる。一方、比較例2の3次元フォトニック結晶においては、波長540nmに反射スペクトルピークが検出されたが、このピークはブロードであることから、結晶の均一性が低いことがわかる。
The reflection spectra of Example 1 and Comparative Example 2 are shown in FIG.
In the three-dimensional photonic crystal of Example 1, a reflection spectrum peak is detected at a wavelength of 500 nm, and this peak is extremely sharp, which indicates that the uniformity of the crystal is extremely high. On the other hand, in the three-dimensional photonic crystal of Comparative Example 2, a reflection spectrum peak was detected at a wavelength of 540 nm. Since this peak is broad, it can be seen that the uniformity of the crystal is low.
実施例のいずれの製造方法により得られた3次元フォトニック結晶も、反射スペクトルのピークがシャープに検出され、均一性が極めて高い多層構造体であった。また、その製造速度は、集積ドライビングフォースとして重力と液架橋力を利用した比較例2の方法よりも格段に速く、かつ、結晶の均一性も高かった。
自然沈降法は均一性の高い3次元フォトニック結晶を作製する方法として期待できるが、粒子径が小さい場合（比較例1）は、3次元フォトニック結晶を得ることができなかった。
大面積で厚膜のフォトニック結晶の場合（実施例6、7と比較例3）は、反射率及び電子顕微鏡による評価から、均一性の差がさらに顕著に現れることが分かった。
The three-dimensional photonic crystal obtained by any of the manufacturing methods of the Examples was a multilayer structure in which the peak of the reflection spectrum was sharply detected and the uniformity was extremely high. In addition, the production rate was much faster than the method of Comparative Example 2 using gravity and liquid crosslinking force as the integrated driving force, and the crystal uniformity was high.
The natural sedimentation method can be expected as a method for producing a highly uniform three-dimensional photonic crystal, but when the particle size is small (Comparative Example 1), a three-dimensional photonic crystal could not be obtained.
In the case of a photonic crystal having a large area and a thick film (Examples 6 and 7 and Comparative Example 3), it was found that the difference in uniformity appeared more remarkably from the evaluation by reflectance and electron microscope.
本発明の製造方法により得られる3次元フォトニック結晶は、LEDや半導体レーザー等の発光素子やセンサー、光スイッチなど応用研究が盛んに行われている用途に適用することができる。 The three-dimensional photonic crystal obtained by the production method of the present invention can be applied to applications in which application research is actively conducted, such as light emitting elements such as LEDs and semiconductor lasers, sensors, and optical switches.
Ｑ：基板（テンプレート）
Ｃ：上部カバー
ＳＱ：スピンコーター基板
ＤＩ：溝部
ＰＩＮ：固定用ビス
ＶＡ：液量調整部（調整弁）
ＱＳ：基板装着部
ＷＩ：粒子スラリー供給部
ＷＰ：粒子スラリー溜
ＣＷ：溶媒蒸発防止カバー
ＯＲ：オーリング
Q: Substrate (template)
C: Upper cover SQ: Spin coater substrate DI: Groove PIN: Fixing screw VA: Liquid amount adjusting unit (regulating valve)
QS: substrate mounting part WI: particle slurry supply part WP: particle slurry reservoir CW: solvent evaporation prevention cover OR: O-ring
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