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ナノフォトニックデバイス製造用のプログラム可能なナノレプリカ成形品

May 27, 2023May 27, 2023

Scientific Reports volume 6、記事番号: 22445 (2016) この記事を引用

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サブ波長の特徴を備えた周期構造を製造できる能力は、集積光学素子、光センサー、および太陽光発電デバイスに大きな影響を与える可能性があります。 ここでは、単一の金型を使用してさまざまなサブマイクロメートルの周期パターンを作製するためのプログラム可能なナノレプリカ成形プロセスを報告します。 このプロセスでは、伸縮可能な金型を利用して、ガラスまたはプラスチック基板上のフォトポリマーに目的の周期構造を生成します。 レプリカ成形プロセス中に、一軸方向の力が金型に加えられ、その結果、金型の表面に存在する周期構造が変化します。 力の方向と大きさによって、格子定数や配置を含むアレイの形状が決まります。 型を引き伸ばすことにより、正方形、長方形、三角格子構造の 2D アレイを作製できます。 一例として、成形中に加えられる力によって決定される表面プラズモン共鳴を備えたプラズモニック結晶デバイスを紹介します。 さらに、異なる配列パターンを持つフォトニック結晶スラブが作製され、特性評価されます。 このユニークなプロセスは、さまざまな周期的ナノ構造を迅速かつ安価に生成する機能を提供します。

1D および 2D のサブ波長格子などの周期的ナノ構造は、光の伝播を制御し、光と物質の相互作用を強化できるため、幅広い光学用途にとって重要です。 それらは、回折格子、ワイヤーグリッド偏光子、回折格子結合器、分布帰還レーザー、フォトニック結晶などのさまざまなフォトニックデバイスで利用されています2、3、4、5。 周期的ナノ構造の作製は、サブミクロンスケールで作業する必要があるため制限されてきました。 電子ビームや遠紫外線を使用するような従来のリソグラフィー方法は、コストが高すぎるか、ウェハスケールの製造にはスループットが不十分です。 この問題に対処するために、干渉リソグラフィーとソフトリソグラフィーがうまく適用されています6、7、8、9、10、11。 ソフトリソグラフィーは、周期的ナノ構造を安価にロールツーロールで製造する機能を提供します。たとえば、大規模な機械設備を必要とせず、ナノレプリカ成形プロセスによってモールドのパターンを室温で光硬化性ポリマー材料に転写できます。力12、13、14。

ソフトリソグラフィーは成功していますが、金型のコストが高いという欠点があります。 機能を導入または変更するには、新しい金型を製造する必要があります。 さまざまなパターン、特に周期構造の生成を容易にするために、プログラム可能なアプローチが開発されています。 例えば、ナノパターンを有する熱可塑性基板の熱調整により、単一のモールドからさまざまなパターンを生成できます15。 あるいは、Pokroy et al. らは、エラストマーと柔軟な金型を利用して、さまざまなマイクロメートルスケールの周期を持つナノポストのアレイを生成しました16。

本稿では、単一の金型を使用するプログラム可能なナノレプリカ成形プロセスによって作製されたさまざまなプラズモニック結晶とフォトニック結晶スラブを紹介します。 この技術では、弾性ポリジメチルシロキサン (PDMS) モールドを機械的に引き伸ばして、さまざまな周期と格子配置を備えた周期構造を作成します。 同時に、従来のナノレプリカ成形アプローチの高スループットおよび低コストの特徴を維持します。 力が加えられると、PDMS モールドの表面は、所望の周期構造の負の体積プロファイルに自動的に調整されます。 UV 硬化性ポリマー (UVCP) で引き伸ばされたモールド形状を複製すると、安価でスケールアップしやすいプロセスでプログラム可能なナノ構造が得られます。 レプリカ成形後、生成された周期構造は誘電体または金属薄膜でコーティングされます。 例としては、二酸化チタン (TiO2)、金、銀などがあります。 厚さ 100 nm の銀コーティングを施した作製された 2D プラズモン結晶は、410 nm ~ 570 nm のスペクトル範囲で表面プラズモン共鳴 (SPR) を示します。 同じ PDMS モールドを使用して、3 つの異なる格子配置、つまり正方形、長方形、および三角形の構造を持つフォトニクス結晶スラブを作製しました。 フォトニック結晶スラブは、光閉じ込め層として厚さ160 nmのTiO2膜を使用します。 最後に、作製したフォトニック結晶スラブのバンド図を実験的に決定し、電磁理論によるシミュレーションと比較します。

図 1 は、プログラム可能なナノレプリカ成形プロセスの主な手順をまとめたものです。 主な製造手順には、型の準備、型の引き伸ばし、パターンの転写、離型が含まれます。 最初のステップとして、正方格子配置および周期 Λx = Λy = 300 nm のナノポストの 2D アレイを搭載した硬質ガラス スタンプから PDMS モールドが複製されます。 ガラススタンプは、以前に報告されたガラス熱インプリンティングプロセスを使用して製造されました17、18。 次に、PDMS モールドを正確に引き伸ばして、特定のデバイスの格子パターンを取得します。 一軸力が PDMS モールドの表面に平行な平面内で適用されます。 力の方向 (y 軸) に沿って、アレイは引き伸ばされ、その周期が増加します。 その結果、アレイは垂直なx方向にも圧縮され、アレイ周期が短縮される。 同様に、PDMS モールドを他の方向に伸ばすことによって、格子配置をプログラムすることもできます。 図1に示すように、PDMSモールドを斜め方向に引っ張ることで、元の正方格子を三角格子に変換することができます。 ナノレプリカ成形プロセスにより、延伸された PDMS モールドから、変更された周期的パターンがガラスまたはプラスチック基板上に複製されます。 プロセスの詳細については、以下の実験セクションで説明します。 簡単に説明すると、液体 UVCP 材料の層が、延伸された PDMS モールドとガラスまたはプラスチック基板の間に押し込まれます。 UV 照射にさらされると、UVCP が固化し、その後 PDMS モールドから剥離されます。

プログラム可能なナノレプリカ成形プロセスの概略図。

図 2(a) は、周期的ナノ構造の形状を調整してさまざまな種類のアレイを生成する方法を概略的に示しています。 青い点は、周期 300 nm の伸張されていない正方格子のナノポストを表します。 x 軸に沿って一軸力を加えると、桜色の点の配列で示されるように、正方形の格子が長方形の格子に変わります。 図 2(b–d) は、それぞれ、複製された三角形、正方形、および長方形のアレイの走査型電子顕微鏡 (SEM) 画像です。 図 2(d) に示す長方形アレイは、PDMS モールドに 40% の歪みがかかったときに製造されました。 配列の周期は、加えられた力の方向に沿って Λx = 420 nm まで増加します。 格子は力に垂直な方向にわずかな収縮を示し、その周期は Λy = 258 nm です。 その間、ナノポストの断面は円形から楕円形に変化します。 ただし、周期構造のデューティ サイクル (ポスト サイズ/周期) は変わりません。 PDMSモールドを対角線方向に沿って伸ばすと、図2(b)のオレンジ色の点の配列で示される、三角格子の周期的配列を生成することができます。 図 2(b) は、PDMS モールドが x 軸に対して 45 度の方向に沿って 40% 伸びたときに作製された複製を示しています。 伸長の度合いと方向を正確に制御することで、三角形の格子を六角形の格子に調整することができました。

金型プログラミング プロセスのスキーム。左から 3 番目の図 (a) から始まります。 三角格子 (b)、正方形格子 (c)、および長方形格子 (d) を備えたナノポスト アレイの SEM 画像。

アレイ格子をプログラムする機能は、一部のナノフォトニックデバイスにとって特に役立ちます。 一例として、上記のプロセスを使用して製造されたさまざまな周期配列を備えたプラズモニック結晶を研究しました。 異なる幾何学的形状の結果として、これらのアレイは独特のプラズモニック共鳴を示します。 図3(a)に示すプラズモニック結晶構造は、厚さ100nmの銀コーティングを施したナノポストの複製された2Dアレイで構成されており、回折格子結合表面プラズモン共鳴(SPR)モードをサポートしています。 共鳴条件を満たす励起光は SPR モードに結合される可能性があり、強く吸収される可能性があります。 その結果、反射スペクトルは SPR 波長 (λSP) で反射率が最小となるディップを示します。 共鳴波長は次の方程式を使用して推定できます。

(a) 銀でコーティングされたプラズモニック スラブの概略図。 (b) 実験データと比較した、0% および 25% ひずみのシミュレーション。 黒の実線は測定結果を表し、赤の破線はシミュレーションを表します。

ここで、Λ は格子の周期、(i, j) はブラッグ共振次数を表し、εm と εd はそれぞれ金属と周囲の媒体の誘電率です 19,20。 プラズモニック結晶の SPR は、式 (1) に示す格子周期によって決定されるためです。 図1に示されるように、プログラム可能なレプリカ成形プロセスを使用して、周期的アレイを微調整し、所望のSPRモード波長を得ることができる。

実際、共鳴波長は一軸延伸によってPDMSモールドに生じる歪み(ε)に比例して変化します。 λSP と ϵ の相関関係を実験的に調査するために、PDMS モールドを一定範囲のひずみ (ε = 0%、2.5%、5%、7.5%、10%、15%、 20%、25%、30%、35%)。 続いて、複製された 2D 格子を厚さ 100 nm の銀膜でコーティングして、プラズモニック結晶を形成しました。 同じ PDMS モールドを 10 回再利用して、プラズモニック デバイスを製造しました。 プラズモニック結晶の反射スペクトルを測定して、その共鳴波長を特定した。 これらの反射スペクトルをシミュレートするために、厳密な結合波解析 (RCWA) が使用されました。 シミュレーションと測定の詳細については、実験セクションで説明します。 図 3(b) は、0% と 25% のひずみで製造されたデバイスの測定反射スペクトルとシミュレーション反射スペクトルを比較しています。 歪みが 0% の場合、デバイスは λSP = 456 nm で反射ディップを示します。 アレイ構造が対称であるため、x 偏光 SPR モードと Y 偏光 SPR モードの波長は一致します。 図4(a)に示すように、成形中に加えられる伸縮により、異なる偏光の共振モードが分割されます。 x 軸に沿って分極された電場を伴う SPR モードは、伸縮性が増加するにつれてより長い波長にシフトします。 シフトはストレッチの程度に比例します。 y 軸に沿った対応する圧縮により、y 偏波 SPR モードがより短い波長に移動します。 ϵ = 35% の場合、プラズモニック共鳴は、x 偏光と y 偏光でそれぞれ 111 nm と -41 nm シフトします。 図 4(b) は、両方の偏波のひずみの関数として λSP をまとめたものです。 測定された共鳴波長は、x 偏光と y 偏光についてそれぞれ λSP/ϵ = 3.13 および -1.14 nm/(% ひずみ) の傾きを持つ直線でフィッティングされます。

(a) 0%、2.5%、5%、7.5%、10%、15%、20%、25%、30%、および 35% のひずみで製造されたプラズモニック スラブの SPR 反射ディップ。 x 偏光と y 偏光のディップ間の分割は、x 方向 (伸び) と y 方向 (圧縮) の格子周期の偏差に従います。 (b) 加えられたひずみに対するプラズモン共鳴波長。 (a) の実験データからの伸長方向と圧縮方向の SPR ディップは、それぞれ赤い点と青い四角で示されています。 赤の実線と青の破線で、共鳴波長に直線的にフィットします。 エラーバーは、サンプル上の異なる位置で取得した 10 回の測定値の標準偏差を表します。

ナノレプリカ成形法におけるアレイ制御は、フォトニック結晶スラブのフォトニックバンド図を検査および修正するためにも使用できます。 この研究では、フォトニック結晶スラブは、漏洩モード導波路としても知られる回折格子結合導波路に基づいています。 この構造によってサポートされる導波モード共振 (GMR) 現象により、狭帯域の光共振が得られます 3,21,22。 図5(a)に示すように、フォトニック結晶スラブはガラス基板上に複製された2D回折格子で構成され、回折格子の表面にコーティングされた薄膜誘電体導波路の内外に光を結合できます。 波長と入射角の特定の組み合わせでは、ほぼ 100% の反射率で GMR モードを励起できます。 回折格子方程式に基づいて、GMR 波長と共鳴角は次の式から計算できます。 最後に、n1、n2、n3 はそれぞれスーパーストレート、回折格子層材料、基板の屈折率を表します 23、24。 プラズモニック結晶と同様に、フォトニック結晶スラブの共振特性もアレイの形状に依存します。

(a) 長方形格子を持つフォトニック結晶スラブの概略図。 共振モードが法線方向から励起されたときのフォトニック結晶スラブの、正方形 (b)、長方形 (c)、および三角格子 (d) の実験およびシミュレーションによる透過スペクトル。

ここでは、正方形、長方形、三角格子という 3 つの異なる格子配置を備えたフォトニック結晶スラブを示します。 フォトニック結晶スラブは、プログラム可能なレプリカ成形アプローチを使用して製造され、続いて厚さ 160 nm の TiO2 層 (屈折率 n = 2.0) でコーティングされました。 透過スペクトルは、サンプル表面に垂直な方向からの広帯域光を使用して測定されました。 図5(b)に示すように、正方格子を有するフォトニック結晶スラブ(Λx = Λy = 300 nm)は、560.2 nmと591.6 nmに2つのGMRモードを示し、それぞれTM偏光モードとTE偏光モードを表します。 TM 偏波モードの場合、電界成分は周期変調に対して垂直ですが、TE 偏波モードの場合、電界成分は変調に対して平行です。 正方格子の対称性により、反射測定は励起光の偏光とは無関係です。 図 5(b) では、測定結果と RCWA シミュレーションの比較も行っています。 測定された共振特性とシミュレーションされた共振特性の間に不一致が生じるのは、シミュレーションが入射光のわずかな発散を考慮していないためであると考えられます。

長方形格子を生成するために、PDMS モールドを x 軸に沿って一軸力で引き伸ばし、25% の歪みを生成しました。 複製されたアレイ構造は、それぞれ x 軸と y 軸に沿った 2 つの異なる周期 (Λx = 375 nm および Λy = 280 nm) を示しています。 図5(c)に示すように、長方形格子スラブは、修正されたアレイ周期に対応する634.5 nmと510.1 nmで2つのTM偏光モードを示します。 同時に、677.2 nm と 535.5 nm に位置する 2 つの TE 偏光モードもあります。 次に、三角格子を有するフォトニック結晶スラブを作製するために(図2(d))、PDMSモールドをその対角方向に沿って引き伸ばし、ひずみが35%になるようにした。 三角格子フォトニック結晶の透過率を測定した結果を図5(d)に示します。 比較のために、図5(c、d)の赤い曲線は、RCWAシミュレーションを使用して計算された透過スペクトルを表しています。

格子配置の効果をさらに調査するために、入射角の関数としての GMR モードの分散が研究されました。 実験セクションで説明したように、入射角が対称性の高い方向に沿って走査されたときに、透過スペクトルが記録されました。 正方格子PCスラブについて、測定およびシミュレーションされたフォトニックバンド構造を図6(a)に示します。 入射角 (θx) が Γ 点から X 点に向かって増加すると、TE 偏波モードと TM 偏波モードの両方が 3 つのバンドを形成します。 中央の「平らな」バンドは、y 方向に沿った回折格子変調によって励起光と結合した GMR を表します。 対照的に、x 方向に沿った回折格子変調によって結合された GMR モードは、共振波長に関して上部バンドと下部バンドの 2 つの帯域に分割されます。 下部の TE 偏波バンドと上部の TM 偏波バンドは θx = 15° で交差します。 入射角が Γ-M に沿って変化すると、TE 偏光 GMR モードが上部バンドと下部バンドを形成します。 TM 偏波モードは 2 つの上部バンドと 2 つの下部バンドに分岐します。

(a、b) 正方格子構造のシミュレーションおよび測定されたフォトニック バンド図。 (c,d) 長方形格子構造のシミュレーションおよび測定されたフォトニックバンド図。 (e、f) 三角格子構造のシミュレーションおよび測定されたフォトニック バンド図。

図6(b)は、それぞれΓ点からX点およびM点まで走査した入射角による長方形のフォトニック結晶スラブの測定およびシミュレーションによるバンド構造を示しています。 入射角が Γ 点から X 点に向かって増加すると、2 つのフラット バンド (TE バンド用と TM 用に 1 つ) が観察されます。 フラット バンドは、y 方向に沿った回折格子変調を介して結合された GMR モードです。 x 方向の変調を介して結合された GMR モードは、長方形の格子が対称ではなく、Λx が Λy よりも大きいため、より長い波長領域に位置します。 TE 偏波と TM 偏波の両方で、GMR モードは上部バンドと下部バンドに分割されます。 Γ 点から M 点まで、4 つの GMR モードすべてが 2 つのバンドを形成し、結果として 8 つの異なるバンドになります。 同様に、図6(c)は、三角形アレイを備えたデバイスの実験および計算によるフォトニックバンド図を示しており、入射角はΓ点からXおよびM点まで走査されています。

要約すると、この論文は回折格子ベースのナノフォトニックデバイスの製造を容易にするプログラム可能なナノレプリカ成形方法を報告します。 この製造方法では、単一の PDMS モールドを使用して、さまざまな格子を備えたサブ波長構造を製造できます。 ガラスまたはプラスチック基板上に UVCP 材料を使用して周期的ナノ構造を作製するために、ガラススタンプから複製された伸縮性 PDMS モールドを採用しました。 ナノレプリカの成形中、PDMS モールドは正確に引き伸ばされて、望ましい格子形状が生成されました。 プラズモニック結晶やフォトニック結晶を含むナノフォトニックデバイスは、複製された UVCP 上に金属または誘電体の薄膜をコーティングすることによって形成されました。 これらのデバイスの光共振は実験的に特性評価され、シミュレーション結果と比較されました。 プラズモニック結晶の場合、成形中に 35% の一軸歪みを加えると、456 nm の SPR 波長が 566 nm に増加しました。 PDMS は 100% ものひずみに耐えることができるため、共鳴波長の範囲は伸びが増加するとさらに大きくなる可能性があります 25,26。 フォトニック結晶スラブについては、3 つの異なる格子形状を備えた反射フィルターが作製されました。 元の正方形格子から長方形格子と三角格子を得ることができました。 3 つすべてのデバイスのフォトニック バンド図が測定され、シミュレーションと良好な一致が示されました。

直径 150 nm のポストの 2D 正方配列 (Λ = 300 nm) と全体寸法 50 mm × 50 mm を備えたマスタースタンプは、複製されたフラン前駆体の炭化によって調製されたガラス質モールドを使用したガラス熱インプリンティング法を使用して製造されました 17,18。 複製を容易にするために、ガラスマスタースタンプを洗浄し、付着防止シラン(Repel Silane、GE Healthercare)を使用して処理した。 PDMSモールドは、PDMSエラストマーと硬化剤の混合物(体積比1:10)をマスタースタンプ上で熱硬化させることによって、マスタースタンプから作製された。 PDMS モールドの厚さは 2 mm に制御されました。 100℃で4時間硬化させた後、固化したPDMSをマスタースタンプから剥がしました。 次に、PDMS モールドを長さ 50 mm、幅 15 mm の長方形に切断しました。 PDMS モールド上の格子の方向が特定され、マークされました。 UV ベースのレプリカ成形プロセス中、カスタマイズされたステージ上で L ~ 45 mm 離れた 2 つのグリップの間に PDMS モールドが配置されました。 グリップの 1 つは固定され、もう 1 つは直線移動ステージによって水平 (x 方向に沿って) に引っ張られました。 並進ステージによって引き起こされるひずみ値、εx = Δx/L、ここで Δx は伸びの量です。 PDMS モールドは、レプリカ成形プロセス中に所望の長さに保持されました。 液体 UVCP (NOA 88、Norland Product Inc.) の層を PDMS モールドとカバーガラスの間に押し込みました。 UV 硬化プロセスは、カバースリップ/液体 UVCP/PDMS スタックを UV 照明に 300 秒間曝露することによって行われました。 硬化後、PDMS モールドからカバースリップを剥がすことによって、ナノポストの 2D アレイのレプリカと PDMS モールドを分離しました。 完全に硬化したポリマーは、PDMS モールド上に残留物を残さずにガラス基板に優先的に接着します。 レプリカ成形に続いて、誘電体 (TiO2) または銀の薄膜の層が電子ビーム蒸着によって表面レリーフ 2D 格子上に堆積され、デバイスの製造が完了しました。

プラズモニック結晶の反射スペクトルは、白色光反射セットアップを使用して測定されました。 ハロゲンランプを広帯域励起光源として使用し、出口にファイバーチップコリメータを備えた二股ファイバー (BFY50HS02、Thorlabs) に接続しました。 入射ビームのスポット サイズと偏光を制御するために、絞りと直線偏光子がコリメータの前に配置されました。 照明アセンブリは、入射角を正確に調整するためにキネマティック マウントに取り付けられました。 反射光は、同じ二股ファイバーを介して分光計 (USB2000、OceanOptics) に結合されました。 反射スペクトルを測定するために、プラズモニック結晶サンプルを電動 xy 移動ステージに取り付け、脱イオン水に浸しました。 銀コーティングされた鏡が反射率の基準として使用されました。 C# を使用して開発されたソフトウェアは、並進ステージの動きを制御し、プラズモニック結晶上の選択されたサンプリング位置について分光計からスペクトルを収集するために使用されました。 測定されたスペクトルは、プラズモニック モードの共鳴波長を見つけるために 2 次多項式関数を使用してフィッティングされました。

フォトニック結晶スラブの分散バンド図は、複数の入射角の透過スペクトルを記録することによって測定されました。 透過率測定の実験セットアップには、白色広帯域照明用のハロゲン ランプ、サンプル マウント、分光計の 3 つの主要な部分があります。 白色光は結合ファイバーから出る前に平行化されました。 光ビームはフォトニック結晶スラブを通過し、分光計に接続されたマルチモードファイバーコレクターを使用して透過光が収集されました。 機器は水平に整列され、入射面は水平面となるように選択されました。 サンプル マウントは、2 つの垂直回転ステージとキネマティック マウントを備え、慎重に設計されており、複雑かつ正確な角度調整に十分な自由度を提供します。 各測定の開始時に、サンプルはその上面が入射光(Γ点)に対して垂直になるように取り付けられました。 次に、測定方向Γ-XまたはΓ-Mを基準として、測定方向が水平面と平行になるようにサンプルを垂直に回転させた。 次に、サンプルを水平に回転させ、入射角θを0°から15°まで0.5°刻みで走査した。 各 θ について、Γ-X 方向と Γ-M 方向の両方について透過スペクトルが記録され、データ キューブが形成されました。 フォトニックバンド図は、θとλをそれぞれx軸とy軸として使用してプロットされました。

RCWA シミュレーションは、プラズモニック結晶とフォトニック結晶スラブの反射スペクトルと透過スペクトルをモデル化するために実行されました。 シミュレーション領域は周期構造の単位体積に設定した。 周期的な境界条件を適用して、xy 平面内の計算領域を切り詰めました。 x 方向と y 方向の両方で 10 個の空間高調波が使用されました。 プラズモニック結晶の場合、デバイスは平面波によって表面に垂直な方向から照射されました。 入射波は直線偏光され、電界は xy 平面内で x 軸に対して 45° の方向に向けられました。 銀の材料特性はパリクのハンドブックから取得され、300 nm ~ 1000 nm の波長範囲で多重係数モデルによって適合されました。 プラズモニック結晶の反射スペクトルは、375 nm ~ 775 nm の波長範囲で計算されました。 フォトニック結晶スラブのシミュレーションにより、その分散図が生成されました。 フォトニック結晶スラブの透過スペクトルは、入射角 (θ) を 0° から 15° まで 0.5° 刻みで走査したときに記録されました。 Γ-X 方向の分散図は、φ = 0°の場合の透過スペクトルを θ の関数としてプロットすることによって示されました。 Γ-M 方向の分散図は、それぞれ正方形、長方形、三角格子について、φ = 45°、37.12°、90°の場合にプロットされました。

この記事を引用する方法: Liu, L. et al. ナノフォトニックデバイス製造用のプログラム可能なナノレプリカ成形品。 科学。 議員6、22445; 土井: 10.1038/srep22445 (2016)。

ブッシュ、K.ら。 フォトニクスのための周期的ナノ構造。 物理学。 議員 444、101–202 (2007)。

記事 ADS Google Scholar

Collin, S. 自由空間におけるナノ構造アレイ: 光学特性と応用。 プログレ議員。 物理学。 77、126402 (2014)。

記事 ADS Google Scholar

Johnson、SG、Fan、SH、Villeneuve、PR、Joannopoulos、JD & Kolodziejski、LA フォトニック結晶スラブの誘導モード。 物理学。 Rev. B 60、5751–5758 (1999)。

記事 CAS ADS Google Scholar

Carroll, JE、Whiteaway, J. & Plumb, D. 分布帰還型半導体レーザー。 (The Institute of Electrical Engineers: SPIE Optical Engineering Press、1998)。

タイラート、D. et al. 光ファイバーとナノフォトニック導波路の間を結合するためのグレーティングカプラー。 日本 J.Appl. 物理学。 45、6071–6077 (2006)。

記事 CAS ADS Google Scholar

Chou、SY、Krauss、PR & Renstrom、PJ ナノインプリント リソグラフィー。 J.Vac. 科学。 テクノロジー。 B 14、4129–4133 (1996)。

記事 CAS Google Scholar

Zhao, XM, Xia, YN & Whitesides, GM ナノ加工のためのソフトリソグラフィー法。 J. メーター。 化学。 7、1069–1074 (1997)。

記事 CAS Google Scholar

George, MC、Liu, JN、Farhang, A.、Williamson, B.、Black, M.、Wangensteen, T.、Fraser, J.、Petrova, R. & Cunningham, BT ウェーハスケールのプラズモニックおよびフォトニック結晶センサー、 SPIE Nanoscience + Engineering、95471F、doi: 10.1117/12.2188631 (2015)。

Lu, C. & Lipson, RH 干渉リソグラフィー: 周期構造を作製するための強力なツール。 レーザーフォトニクス Rev. 4、568–580 (2010)。

記事 CAS ADS Google Scholar

ポクリヤル、A. et al. フォトニック結晶は石英基板を使用して蛍光を増強し、検出限界を低減しました。 オプション。 Express 18、24793 ~ 24808 (2010)。

記事 CAS ADS Google Scholar

Lu, M.、Choi, SS、Irfan, U. & Cunningham, BT プラスチック分散フィードバック レーザー バイオセンサー。 応用物理学。 レット。 93、111113 (2008)。

記事 ADS Google Scholar

Lee、HS、Kim、DS、Kwon、TH 不透明なモールド インサートを使用したポリマー ナノ構造の UV ナノ エンボス加工。 マイクロシスト。 テクノロジー。 13、593–599 (2007)。

記事 CAS Google Scholar

Kooy, N.、Mohamed, K.、Pin, LT & Guan, OS ロールツーロール ナノインプリント リソグラフィーのレビュー。 ナノスケール解像度レット。 9、320 (2014)。

記事 ADS Google Scholar

Ahn、SH および Guo、LJ 大面積ロールツーロールおよびロールツープレート ナノインプリント リソグラフィー: 連続ナノインプリンティングの高スループット アプリケーションへの一歩。 Acs Nano 3、2304–2310 (2009)。

記事 CAS Google Scholar

Lee, MH、Huntington, MD、Zhou, W.、Yang, JC & Odom, TW プログラム可能なソフト リソグラフィー: 溶媒支援ナノスケール エンボス加工。 ナノ。 レット。 11、311–315 (2011)。

記事 CAS ADS Google Scholar

Pokroy, B.、Epstein, AK、Persson-Gulda, MCM & Aizenberg, J. 任意の形状と剛性を備えた生体影響を受けた作動ナノ構造の作製。 上級メーター。 21、463–469 (2009)。

記事 CAS Google Scholar

Ju, J.、Han, Y.、Seok, J.、Kim, SM ガラスナノレプリケーション用の低コストで大面積のナノパターン化ガラス状カーボンスタンプの開発。 2012 第 12 回 IEEE ナノテクノロジー会議、英国バーミンガム。 (土井: 10.1109/NANO.2012.6322076) (2012 年 8 月)。

Ju, J.、Lim, S.、Seok, J. & Kim, SM ガラス成形微細構造用の低コストで大面積のガラス質カーボンモールドを製造する方法。 内部。 J.Precis. 工学男。 16、287–291 (2015)。

記事 Google Scholar

Ghaemi, HF、Thio, T.、Grupp, DE、Ebbesen, TW & Lezec, HJ 表面プラズモンは、サブ波長の穴を通る光透過を強化します。 物理学。 Rev. B 58、6779–6782 (1998)。

記事 CAS ADS Google Scholar

Chang、SH、Gray、SK、Schatz、GC 金属薄膜内の孤立したナノホールおよびナノホールのアレイによる表面プラズモンの生成と光透過。 オプション。 エクスプレス 13、3150 ~ 3165 (2005)。

記事 ADS Google Scholar

Wang、SS、Magnusson、R.、Bagby、JS、および Moharam、MG 平面誘電体層回折格子における誘導モード共鳴。 JOSA A 7、1470–1474 (1990)。

記事 ADS Google Scholar

Magnusson, R. & Shokooh-Saremi, M. 広範囲に調整可能な導波モード共鳴ナノ電気機械 RGB ピクセル。 オプション。 エクスプレス 15、10903 ~ 10910 (2007)。

記事 CAS ADS Google Scholar

Liu, JN、Schulmerich, MV、Bhargava, R. & Cunningham, BT 分光イメージング用の大面積中赤外フォトニック結晶微小共振器に固有の狭帯域ファノ共振を彫刻します。 オプション。 エクスプレス 22、18142 ~ 18158 (2014)。

記事 ADS Google Scholar

Ondic, L.、Babchenko1, O.、Varga, M.、Kromka, A.、Ctyroky, J. & Pelant, I. ダイヤモンドフォトニック結晶スラブ: 表面蒸着量子ドットのリーキーモードと修正されたフォトルミネッセンス発光。 科学。 議員番号 2、00914 (2012)。

記事 ADS Google Scholar

Zhao, S.、Xia, H.、Wu, D.、Lv, C.、Chen, QD、Ariga, K.、Liu, LQ & Sun, HB トポロジカル PDMS フィルムからの調整可能な濡れのための機械的ストレッチ。 ソフトマター 9、4236–4240 (2013)。

記事 CAS ADS Google Scholar

Lin, PC、Vajpayee, S.、Jagota, A.、Hui, CY & Yang, S. しわのあるエラストマーからの機械的に調整可能な乾燥接着剤。 ソフトマター 4、1830 ~ 1835 年 (2008)。

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この研究は、アイオワ州立大学のスタートアップ基金、3M 非テニュア教員賞、および科学・情報通信・未来創造省 (NRF-) が資金提供する韓国国立研究財団 (NRF) を通じた基礎科学研究プログラムによって支援されました。 2013R1A2A2A01068561)。 JL は、助成金 CMMI-1363468 による国立科学財団からの支援に感謝します。 LD は、助成金 ECCS-0954765 による国立科学財団からの支援に感謝します。

アイオワ州立大学電気・コンピュータ工学部、エイムズ、50011、アイオワ州、米国

Longju Liu、Jingxiang Zhang、Liang Dong、Meng Lu

中央大学機械工学部、ソウル、156-756、韓国

モーシン・アリ・バドシャー & ソクミン・キム

ハワイ大学機械工学部、ホノルル、96822、ハワイ、米国

リー・ジンジン

アイオワ州立大学機械工学部、エイムズ、50011、アイオワ州、米国

メン・ルー

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LL、ML、SK が原稿の本文を書きました。 LL、JZ、MAB が実験を実施しました。 ML、LL、LD、JL がこのアイデアを考案しました。 著者全員が原稿をレビューしました。

Seok-min Kim または Meng Lu への通信。

著者らは、競合する経済的利害関係を宣言していません。

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転載と許可

Liu、L.、Zhang、J.、Badshah、M. 他。 ナノフォトニックデバイス製造用のプログラム可能なナノレプリカ成形品。 Sci Rep 6、22445 (2016)。 https://doi.org/10.1038/srep22445

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受信日: 2015 年 12 月 11 日

受理日: 2016 年 2 月 15 日

公開日: 2016 年 3 月 1 日

DOI: https://doi.org/10.1038/srep22445

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