1研究成果／脱炭素

R-1

2024

Agナノ粒子プラズモンによる赤外光物性制御

アピールポイント

半導体＋金属粒子により世界最高レベルの赤外屈折率を達成
【技術シーズ：成膜・熱処理プロセス／光物性評価】

課題

・赤外線はエネルギー・情報伝達を担う重要な光である。

・様々な光学特性は、屈折率nおよび消衰係数kによって決まる。

・「高いn」と「低いk」を両立する新素材ができれば光の制御性を向上できる。

解決手段

・金属ナノ粒子中の自由電子振動「プラズモン」によって赤外域のn増大を狙う。

・半導体β-FeSi₂中にAgナノ粒子を分散させ、プラズモンの発現／制御を狙う。

・Agナノ粒子を均一高濃度分散する積層成膜→熱処理プロセスを開発

・赤外分光エリプソメータによってnkスペクトルを実測・解析

成果・新規性

・β-FeSi₂の組成比制御（Fe:Si=1:2）によってAgナノ粒子の均一分散に成功

・Ag粒子の微細化+高分散化によって巨大なプラズモン共鳴の発現に成功

・従来のBi₂Te₃を超える赤外光物性「高いn」＋「低いk」を達成

期待される市場・応用

・マクロ的な光物性（高いn+低いk）を活かした新たな光デバイス

・ミクロ的な光物性（Ag粒子間の電場増強など）を活かしたセンサ・発電など

謝　辞：本研究は、防衛装備庁安全保障技術研究推進制度JPJ004596「ナノ構造デザインによる赤外輻射スペクトル制御」（2020年度～2022年度）で実施されたものである。