Self-aligned amorphous nanostructure patterns for large-area metasurface

用于大面积超表面的自对准非晶纳米结构图案

基本信息

批准号：
21K04894
负责人：
清水信
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04894/
关键词：
熱ふく射自己組織化近距離秩序メタサーフェス

项目摘要

従来の人工構造表面（メタサーフェス）による熱輻射スペクトル制御技術では構造の周期性、均一性が制御特性に大きく関与するため、大面積作製プロセスにおいて発生する構造欠陥によって熱輻射スペクトル制御性能が大きく低下してしまうという課題があった。これに対し本研究ではアモルファス配列ナノ構造を用いた大面積メタサーフェスの実現を目的とする。短距離秩序のみ非周期構造では電子と同様に光子のアンダーソン局在が生じ、非周期でもフォトニックバンドギャップが形成するといった特異な光学特性の発現が知られている。これらの現象に基づくスペクトル特性は本質的に構造欠陥の影響を受けにくいと考えられる。申請者はスピノーダル分解に基づくアモルファス配列構造作製技術を報告しており、本研究では構造パラメータが制御特性へ与える影響を明らかにし、非周期構造でも高いスペクトル制御性を有する技術を確立する。これにより、高いスペクトル制御特性を有するメタサーフェス大面積化技術を実現し、微細構造を用いたスペクトル制御技術の実用化を目指す。本年度はNi基超合金のスピノーダル分解に起因するアモルファス配列構造において生じる高い波長選択吸収特性のメカニズムを理解するために平面波展開法を用いたバンド解析から計算される光子の状態密度解析および構造における電場解析を行った。その結果、アモルファス配列構造における光子の状態密度分布および電場分布には周期構造のものと異なる特徴があることが明らかとなり、これがアモルファス配列構造においてみられる欠陥の影響を受けにくい波長選択吸収特性につながっている可能性があることが明らかとなった。

在使用人工结构表面（元面积）的常规热辐射光谱控制技术中，结构的周期性和均匀性与控制特性有关，因此由于在大面积制造过程中发生的结构缺陷，热辐射光谱控制性能大大降低了。相比之下，这项研究旨在使用无形布置的纳米结构实现大面积的跨面积。众所周知，光子的十个特比结构发生在上的结构中，就像电子的情况一样，并且表达了独特的光学特性，因此即使在大约结构中也形成了光子带盖。据认为，基于这些现象的光谱特性本质上不太容易受到结构缺陷的影响。申请人报告了一种基于旋律分解的技术，用于创建无定形序列结构，在这项研究中，将阐明结构参数对控制性能的影响，即使在非晶状体结构中，也将建立具有高光谱控制的技术。这使技术能够增加具有高光谱控制特性的元时间面积，并旨在将光谱控制技术纳入精细结构的实际使用。今年，我们对使用平面波膨胀方法计算出的结构进行了状态分析和电场分析的光子密度，以了解由于基于Ni的Superalloys的旋转分解而导致的无定形阵列结构中出现的高波长选择性吸收特性的机制。结果，据揭示了无定形排列结构中光子的状态密度和电场分布的特征与周期结构中的特征不同，并且这可能导致波长选择性的吸收特性，而波长选择性吸收特性则不太容易受到无晶格结构中缺陷的影响。