JP5283926B2 - 光透過型金属電極およびその製造方法 - Google Patents
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Description
前記金属電極層が前記層を貫通する複数の開口部を有しており、かつ前記開口部の配列周期の分布を動径分布曲線で表した場合、その半値幅が5〜300nmの範囲にあり、
前記金属電極層の金属部位の任意の2点間は切れ目無く連続しており、
前記金属電極層の膜厚が10〜200nmの範囲にある
ことを特徴とするものである。
前記金属電極層が前記層を貫通する複数の開口部を有しており、かつ前記基板上で相互に隣接した複数のミクロドメインから形成されており、
前記ミクロドメインのそれぞれに配置された前記開口部は周期的に配列されており、かつそれぞれのミクロドメインは、それぞれの開口部の配列方向がランダムになるように配置されており、
前記金属電極層の金属部位の任意の2点間は切れ目無く連続しており、
前記金属電極層の膜厚が10〜200nmの範囲にある
ことを特徴とするものである。
前記金属電極層が前記層を貫通する複数の開口部を有しており、かつ
前記金属電極層の金属部位の任意の2点間は切れ目無く連続しており、
前記金属電極層において、前記基板上で相互に隣接した前記開口部が周期的に配列して複数のミクロドメインをから形成されており、
前記期複数のミクロドメインのそれぞれに配置された前記開口部は周期的に配列されており、かつそれぞれのミクロドメインは、それぞれの開口部の配列方向がランダムになるように配置されており面内配列方向が互いに独立であり、
かつ前記開口部の配列周期の分布を動径分布曲線で表した場合、その半値幅が5〜300nmの範囲にあり、
前記金属電極層の膜厚が10〜200nmの範囲にある
ことを特徴とするものである。
微粒子の単分子膜の配列構造であるドット状のミクロドメインをマスクとしてエッチングを行うことにより、開口部を有する金属電極層を形成させることを含んでなることを含んでなることを特徴とするものである。
基板を準備し、
前記基板上に有機ポリマー層を形成させ、
前記有機ポリマー層の上に微粒子の単粒子膜のドット状ミクロドメインを形成させ、
前記微粒子をエッチングにより、任意の粒径まで加工し、
前期エッチング処理した微粒子の単分子膜を有機ポリマー層に転写することにより、基板の表面に、有機ポリマーとエッチング処理した微粒子とからなる柱状構造を形成させ、
前記形成された柱状構造の間隙部位に金属層を製膜し、
前記有機ポリマーを除去すること
を含んでなることを特徴とするものである。
基板を準備し、
微粒子の単分子膜の配列構造であるドット状のミクロドメインをマスクとしてエッチングを行うことによりドット状構造を形成させ、
前記基板上の構造体を鋳型として、新たな第二の基板上に構造体を有するスタンパーを作製し、
前記スタンパーを圧着することで、第三の基板上にパターンを転写し、
転写により形成された構造体をマスクとして、開口部を有する金属電極層を形成させる
ことを含んでなることを特徴とするものである。
前記金属電極層が前記層を貫通する複数の開口部を有しており、
前記金属電極層の金属部位の任意の2点間は切れ目無く連続しており、
かつ前記基板上で相互に隣接した複数のミクロドメインから形成されており、
前記ミクロドメインのそれぞれに配置された前記開口部は周期的に配列されており、かつそれぞれのミクロドメインは、それぞれの開口部の配列方向がランダムになるように配置されており、
前記ミクロドメインの平均投影面積が1〜400μm2の範囲にあり、
前記ミクロドメインにおける開口部の配列周期が、100〜1000nmであり、
前記光透過型金属電極に入射する光の波長に対する透過率が金属中の開口部の平均面積比率以上であり、
前記金属電極層の膜厚が10〜200nmの範囲にある
ことを特徴とするものである。
本発明の実施形態に係る光透過型金属電極、および光透過型金属電極の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明すると以下の通りである。
また一方で、周期を有する孔のミクロドメインが複数存在し、面内の配列方向が互いに独立であるために、全偏光に対して等方的な透過を示す。
まず、光の波長よりも小さい開口半径を有する孔を設けた金属薄膜を、光が透過する現象について述べる。従来、波長よりも小さい開口半径を有する開口部を設けた金属薄膜に光を照射した際の現象は、Betheの回折理論によって説明されてきた。(非特許文献1参照。)金属薄膜が完全導体であり、厚みが無限薄を仮定すると、波長λより小さい半径aを有する開口を透過する全偏光の強度Aは、以下のように示された。
表面プラズモンの波数ベクトルと、表面に正方格子の周期構造を有する金属薄膜との関係は、運動量保存の法則から
以上のような原理により、金属薄膜に、入社する光の波長以下の開口半径を有する孔が配置されたときに光が透過するものと考えられる。
可視領域中での波長における光透過型金属電極の作製を行った。
発明者らは200nmの周期を持つシリカ微粒子の単粒子層が複数のミクロドメインを形成する条件を見出した。このシリカ微粒子の単粒子層は、この後に記述され通りの方法で基板に転写される。転写された構造に金属電極を蒸着し、パターン転写部位を除去することで、光透過型金属電極として用いることができる。その方法を説明すると以下の通りである。
ついで、この基板表面を純水で洗浄しながら、基板表面を全体ベンコット等により擦ることにより、最下層以外のシリカ微粒子を除去する。
ついで、上記のAlの占有面積をさらに小さくして、可視領域中での波長における光透過型金属電極の作製を行った。これにより開口率は大きくなり、開口形状、周期にも乱れが生じ、光透過の波長依存性が弱められる。
熱硬化性レジスト(THMR IP3250(商品名)、東京応化工業株式会社製)を乳酸エチルで1:3に希釈した溶液を、4インチアモルファスクオーツウエハー(旭硝子株式会社製:フォトマスク基板AQ(商品名))に1500rpm、30秒で回転塗布を行ったのち、ホットプレート上において110℃で90秒間加熱したのち、無酸化オーブンにて窒素雰囲気下250℃でさらに1時間加熱し、熱硬化反応させた。膜厚はおよそ120nmであった。
本実施例では、ナノインプリントを用いた大量生産方法について記述する。理解の助けのために図8を用いて説明を行なうが、詳細については異なっていても良い。シリカ微粒子の柱状パターンを鋳型としてナノインプリントのNi基材のスタンパーを作製する。
ニッケルサルファメート: 600g/L
ホウ酸: 40g/L
界面活性剤(ラウリル硫酸ナトリウム): 0.15g/L
液温: 55℃
pH: 4.0
電流密度: 20A/dm2
2 有機ポリマー層(レジスト層)
3 有機ポリマー層
4 シリカ微粒子
5 分散液
6 空隙
7 金属層
11 シリコンウェハ
12 レジスト層
14 シリカ微粒子
16 ニッケルメッキ膜
16A インプリント用スタンパー
17 石英基盤
19 アルミニウム膜
Claims (12)
- 基板と、その表面に形成された金属電極層とを具備してなる光透過型金属電極であって、
前記金属電極層が前記層を貫通する、開口径が1000nm未満である複数の開口部を有しており、かつ前記開口部の配列周期の分布を動径分布曲線で表した場合、その半値幅が5〜300nmの範囲にあり、
前記金属電極層の金属部位の任意の2点間は切れ目無く連続しており、
前記金属電極層の膜厚が10〜200nmの範囲にある
ことを特徴とする光透過型金属電極。 - 基板と、その表面に形成された金属電極層とを具備してなる光透過型金属電極であって、
前記金属電極層が前記層を貫通する複数の開口部を有しており、かつ前記基板上で相互に隣接した複数のミクロドメインから形成されており、
前記ミクロドメインのそれぞれに配置された前記開口部は周期的に配列されており、かつそれぞれのミクロドメインは、それぞれの開口部の配列方向がランダムになるように配置されており、
前記金属電極層の金属部位の任意の2点間は切れ目無く連続しており、
前記金属電極層の膜厚が10〜200nmの範囲にある
ことを特徴とする光透過型金属電極。 - 基板と、その表面に形成された金属電極層とを具備してなる光透過型金属電極であって、
前記金属電極層が前記層を貫通する複数の開口部を有しており、かつ
前記金属電極層の金属部位の任意の2点間は切れ目無く連続しており、
前記金属電極層において、前記基板上で相互に隣接した前記開口部が周期的に配列して複数のミクロドメインをから形成されており、
前記複数のミクロドメインのそれぞれに配置された前記開口部は周期的に配列されており、かつそれぞれのミクロドメインは、それぞれの開口部の配列方向がランダムになるように配置されており面内配列方向が互いに独立であり、
かつ前記開口部の配列周期の分布を動径分布曲線で表した場合、その半値幅が5〜300nmの範囲にあり、
前記金属電極層の膜厚が10〜200nmの範囲にある
ことを特徴とする光透過型光透過型金属電極。 - 前記金属電極層が、アルミニウム、銀、白金、ニッケル、およびコバルトからなる群から選択される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光透過型金属電極。
- 前記ミクロドメインの平均投影面積が1〜400μm2の範囲にある、請求項2または3に記載の光透過型金属電極。
- 前記ミクロドメインにおける開口部の配列周期が、100〜1000nmである、請求項2、3または5に記載の光透過型金属電極。
- 前記光透過型金属電極に入射する光の波長に対する透過率が金属中の開口部の平均面積比率以上である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光透過型金属電極。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の光透過型金属電極の製造方法であって、前記開口部を有する前記金属電極層を形成させる工程が、微粒子の単分子膜の配列構造であるドット状のミクロドメインをマスクとしてエッチングを行うことを含んでいることを特徴とする、光透過型金属電極の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の光透過型金属電極の製造方法であって、
基板を準備し、
前記基板上に有機ポリマー層を形成させ、
前記有機ポリマー層の上に微粒子の単粒子膜のドット状ミクロドメインを形成させ、
前記微粒子をエッチングにより、任意の粒径まで加工し、
前期エッチング処理した微粒子の単分子膜を有機ポリマー層に転写することにより、基板の表面に、有機ポリマーとエッチング処理した微粒子とからなる柱状構造を形成させ、 前記形成された柱状構造の間隙部位に金属層を製膜し、
前記有機ポリマーを除去すること
を含んでなることを特徴とする光透過型金属電極の製造方法。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の光透過型金属電極の製造方法であって
基板を準備し、
微粒子の単分子膜の配列構造であるドット状のミクロドメインをマスクとしてエッチングを行うことにより、前記基板上にドット状のミクロドメイン構造を転写により形成させ、
前記基板上の前記ドット状のミクロドメイン構造を鋳型として、前記ドット状のミクロドメイン構造に対応するパターンをインプリント用スタンパーに転写し、
前記インプリント用スタンパーを圧着することで、別の基板上に前記パターンを転写し、
転写により形成された前記別の基板上のパターンをマスクとして、開口部を有する金属電極層を形成させる
ことを含んでなることを特徴とする光透過型金属電極の製造方法。 - 基板と、その表面に形成された金属電極層とを具備してなる光透過型金属電極であって、
前記金属電極層が前記層を貫通する複数の開口部を有しており、
前記金属電極層の金属部位の任意の2点間は切れ目無く連続しており、
かつ前記金属電極層が前記基板上で相互に隣接した、前記複数の開口部を有した複数のミクロドメインから形成されており、
前記ミクロドメインのそれぞれに配置された前記開口部は周期的に配列されており、かつそれぞれのミクロドメインは、それぞれの開口部の配列方向がランダムになるように配置されており、
前記ミクロドメインの平均投影面積が1〜400μm2の範囲にあり、
前記ミクロドメインにおける開口部の配列周期が、100〜1000nmであり、
前記光透過型金属電極に入射する光の波長に対する透過率が金属中の開口部の平均面積比率以上であり、
前記金属電極層の膜厚が10〜200nmの範囲にある
ことを特徴とする光透過型金属電極。 - 前記金属電極層がアルミニウムを含んでなることを特徴とした、請求項11に記載の光透過型金属電極。
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