課題番号 ：S-18-OS-0040
利用形態 ：技術代行
利用課題名（日本語） ：集光型プラズモニックナノポアの作製と評価
Program Title(English) ：Fabrication of Plasmonic Nanopore
利用者名（日本語） ：龍崎奏
Username (English) ：S. Ryuzaki
所属名（日本語） ：九州大学, 先導物質化学研究所
Affiliation (English) ：Institute for Materials Chemistry and Engineering, Kyushu University
キーワード／Keyword　　　 ：電子線描画、ナノポア、プラズモン

１．概要（Summary）
本研究では、金属からなるプラズモニックナノポア（PNP）構造を作製し、光照射下におけるPNPの基本特性を調べると同時に、ナノバイオデバイスに応用する。PNPはプラズモン共鳴を示すため、光照射下においてはポア内部に強い局所電場が発生する。この電場によって、帯電しているナノポア通過物質の速度を制御できることが期待される。 さらにプラズモン共鳴によって、SERSが期待できる。それにより、ナノポア通過物質をラマン分光解析できる可能性がある。

２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】
位相変調型分光エリプソメーター
（UVISEL LT NIR-NNG）
【実験方法】
　ELS-100Tを用いてEBレジストを塗布したSiN/Si/SiN基板に約400×400μmの窓を描画し、その後RIE-10NR-NPによって窒化シリコン膜をドライエッチングすることで、下地のSi表面をむき出しにした。その後、KOHでSiをウェットエッチングすることで、400×400μmの窓を底辺としたピラミッド状の穴をSi層に作製し、最終的に裏面までウェットエッチングすることで、200 nm程度のポア構造を作製した。その後、スパッタにより金属（AuまたはAg）を蒸着することで金属ナノポア構造を作製した。さらに、ナノ構造表面に金属微粒子を被覆することで、プラズモニック特性の制御を行った。金属微粒子の光学特性についてはエリプソメトリーで評価を行った。金属ナノポア構造の評価には、一般的な紫外可視透過スペクトル測定を用いた。

３．結果と考察（Results and Discussion）
本研究で作製したPNP（金属ナノポア構造）を Fig. 1 に示す。Siの結晶面にそって傾斜構造ができており、さらにその底には200 nm程度のポア構造が確認できる。この傾斜構造によって光が底まで伝搬し、ポア構造に集光される。また、径が300 nm以下になるとポア内部でプラズモン共鳴が生じることが期待される。実際にPNPの光学特性を評価すると、プラズモン共鳴に伴った光吸収が確認された（図2）。また、その表面に被覆する金属微粒子の光学特性をエリプソメトリーで評価を行い、PNPとのマッチング設計を行った。

Fig. 1 100×300 nm size Au plasmonic nanopore.

Fig. 2 UV-Vis Spectra of the PNP.
４．その他・特記事項（Others）
・さきがけ（JST）　領域：微粒子
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
該当なし
６．関連特許（Patent）
該当なし