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THREE-DIMENSIONAL PHOTONIC CRYSTAL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME

Foreign code F100002275
File No. 838
Posted date Nov 25, 2010
Country WIPO
International application number 2006JP304093
International publication number WO 2006/095648
Date of international filing Mar 3, 2006
Date of international publication Sep 14, 2006
Priority data
  • P2005-106729 (Mar 5, 2005) JP
Title THREE-DIMENSIONAL PHOTONIC CRYSTAL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
Abstract A three-dimensional photonic crystal having a defect structure of arbitrary shape and size inside it. A first crystal (11) and a second crystal (12) are formed by forming a large number of holes extending obliquely to the surface of a substrate in two different directions. The substrate remaining between the holes becomes rods (14). A part of rods (15) form a connection crystal layer (13) of different size from that of the rods (14) of the first crystal (11) and the second crystal (12). The first crystal (11) and the second crystal (12) are joined, with the connection crystal layer (13) between them. The rod (15) becomes a spot defect in a three-dimensional photonic crystal (10) thus obtained. The shape and size of the spot defect (15) can be set arbitrarily in any direction in the connection crystal layer (13). The shape and size of the spot defect (15) can be controlled by adjusting the thickness of the connection crystal layer.
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】a) 誘電体から成る基材内に、2次元の周期パターンを成す多数の孔が基材表面に対して斜めに、異なる2方向から穿孔されて成る3次元フォトニック結晶から成る第1結晶及び第2結晶と、b) 第1結晶と第2結晶の間に介挿された所定の厚さを有する誘電体からなるフォトニック結晶層であって、一部において第1結晶及び第2結晶と不整合であり、他の部分において第1結晶及び第2結晶と整合している接続結晶層と、を備えることを特徴とする3次元フォトニック結晶。

【請求項2】前記接続結晶層が、前記整合部分において第1結晶及び第2結晶と同一の結晶構造を有することを特徴とする請求項1に記載の3次元フォトニック結晶。

【請求項3】前記接続結晶層が2次元的構造を有することを特徴とする請求項1に記載の3次元フォトニック結晶。

【請求項4】第1結晶及び第2結晶の接合結晶層との接合面において、基材部分及び孔部分が交互に存在する縞模様を成していることを特徴とする請求項1に記載の3次元フォトニック結晶。

【請求項5】前記不整合の部分が接続結晶層に平行な方向に線状に連なっていることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の3次元フォトニック結晶。

【請求項6】前記接続結晶層が発光材料から成り、該発光材料に電流を注入する電極を両表面に備えることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の3次元フォトニック結晶。

【請求項7】前記第1結晶又は第2結晶の、前記接続結晶層の不整合部分の近傍から外部に延びる孔を他の孔とは異なるものとしたことを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の3次元フォトニック結晶。

【請求項8】3層以上の、前記第1結晶及び第2結晶と同様の本体結晶の間に、前記接続結晶層をそれぞれ介挿したことを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の3次元フォトニック結晶。

【請求項9】2枚の接続結晶層に挟まれた本体結晶内の、両接続結晶層の不整合部分を接続する孔を他の孔とは異なるものとしたことを特徴とする請求項8に記載の3次元フォトニック結晶。

【請求項10】前記第1結晶及び第2結晶が、基材の表面を複数の帯状に分割した領域のうち4n番目(nは整数)の領域から第1の方向に延びる孔が周期a1で多数形成され、(4n+1)番目の領域から前記第1方向とは異なる第2の方向に延びる孔が周期a2で多数形成され、(4n+2)番目の領域から前記第1方向に延びる孔が、4n番目の領域の孔とはa1/2だけ帯の長手方向にずれて周期a1で多数形成され、(4n+3)番目の領域から前記第2方向に延びる孔が、(4n+1)番目の領域の孔とはa2/2だけ帯の長手方向にずれて周期a2で多数形成されている、ことを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載の3次元フォトニック結晶。

【請求項11】前記孔を穿孔された後の基材が積層ロッド形状を有し、前記第1方向と第2方向が略直交することを特徴とする請求項10に記載の3次元フォトニック結晶。

【請求項12】誘電体から成る基材の表面に第1のパターンで孔を設けた第1マスクを形成する工程と、該表面に斜交する第1の方向を指向する異方性エッチングを該基材に対して行い、その後第1マスクを除去する第1エッチング工程と、前記基材の表面に、第2のパターンで孔を設けた第2マスクを形成する工程と、前記第1方向とは異なる第2の方向を指向する異方性エッチングを該基材に対して行い、その後第2マスクを除去する第2エッチング工程と、を有することを特徴とする3次元フォトニック結晶製造方法。

【請求項13】a) 誘電体から成る基材の表面を複数の帯状の領域に分け、第1の方向を指向する異方性エッチングを行うことにより、前記帯状領域のうち4n番目(nは整数)の領域に第1方向に延びる多数の孔を周期a1で形成すると共に、(4n+2)番目の領域に第1方向に延びる多数の孔を4n番目の領域の孔とはa1/2だけ帯の長手方向にずらして周期a1で形成する第1エッチング工程と、b)前記第1方向と略直交する第2の方向を指向する異方性エッチングを行うことにより、前記帯状領域のうち(4n+1)番目の領域に第2方向に延びる多数の孔を周期a2で形成すると共に、(4n+3)番目の領域に第2方向に延びる多数の孔を(4n+1)番目の領域の孔とはa2/2だけ帯の長手方向にずらして周期a2で形成する第2エッチング工程と、を有することを特徴とする3次元フォトニック結晶製造方法。

【請求項14】前記第1方向及び第2方向が基材の表面に対して45°の方向であることを特徴とする請求項12又は13に記載の3次元フォトニック結晶製造方法。

【請求項15】前記第1マスク又は第2マスクに設ける孔の一部を他の孔とは異なる形態とすることを特徴とする請求項12~14のいずれかに記載の3次元フォトニック結晶製造方法。

【請求項16】請求項12~15のいずれかに記載の3次元フォトニック結晶製造方法により第1結晶及び第2結晶を製造すると共に、所定の厚さを有する誘電体からなるフォトニック結晶層であって一部において第1結晶及び第2結晶と不整合であり、他の部分において第1結晶及び第2結晶と整合する接続結晶層を製造する工程と、第1結晶と接続結晶層及び第2結晶と接続結晶層を前記整合に基づき位置を合わせて接合する工程と、を有することを特徴とする3次元フォトニック結晶製造方法。

【請求項17】前記接続結晶層を請求項15に記載の方法により作製することを特徴とする請求項16に記載の3次元フォトニック結晶製造方法。

【請求項18】前記接続結晶層を、層状の基材を1方向にエッチングすることにより作製することを特徴とする請求項16に記載の3次元フォトニック結晶製造方法。

【請求項19】前記方向が接続結晶層に略垂直な方向であることを特徴とする請求項18に記載の3次元フォトニック結晶製造方法。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • KYOTO UNIVERSITY
  • Inventor
  • NODA, Susumu
  • OKANO, Makoto
  • IMADA, Masahiro
  • TAKAHASHI, Shigeki
IPC(International Patent Classification)
Specified countries AE,AG,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,LY,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PG,PH,PL,PT,RO,RU,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,SY,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC,VN,YU,ZA,ZM,ZW,EP(AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,NL,PL,PT,RO,SE,SI,SK,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(BW,GH,GM,KE,LS,MW,MZ,NA,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM)
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