(57)【要約】【課題】エネルギー損失を抑制すると共に、プラズマ周波数を短波長化することで、単体で形成した金属薄膜よりも適用可能な光を拡大した合金薄膜を提供する。【解決手段】銀又は金からなる母材金属中に、酸化物、窒化物及び酸窒化物の群から選ばれる少なくとも１種の低熱膨張材料を含有する合金薄膜であって、該合金薄膜中に、母材金属が５０ａｔ％以上７０ａｔ％以下で含有される合金薄膜並びにこの合金薄膜を応用した光透過性フィルター、光透過性電極及び表面プラズモンセンサー。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銀又は金からなる母材金属中に、酸化物、窒化物及び酸窒化物の群から選ばれる少なくとも１種の低熱膨張材料を含有する合金薄膜であって、
前記合金薄膜中に、前記母材金属が５０ａｔ％以上７０ａｔ％以下で含有されることを特徴とする合金薄膜。
【請求項２】
前記低熱膨張材料の熱膨張係数と前記母材金属の熱膨張係数との差が、５×１０−６／Ｋ以上であることを特徴とする請求項１記載の合金薄膜。
【請求項３】
前記母材金属が銀であって、前記低熱膨張材料がＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＯｘ（ｘ＝０．５〜４）、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ及びＨｆＯ２の群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１又は２記載の合金薄膜。
【請求項４】
前記母材金属が金であって、前記低熱膨張材料がＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＯｘ（ｘ＝０．５〜４）、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ＨｆＯ２、ＣｅＯ２、ＩＴＯ、Ｔａ２Ｏ５及びＴｉＯ２の群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１又は２記載の合金薄膜。
【請求項５】
前記母材金属中に含有する前記低熱膨張材料の粒径が、２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の合金薄膜。
【請求項６】
膜厚が１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の合金薄膜。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項記載の合金薄膜に周期構造を備えたことを特徴とする光透過性フィルター。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項記載の合金薄膜に周期構造を備えたことを特徴とする光透過性電極。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれか１項記載の合金薄膜を備えたことを特徴とする表面プラズモンセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、合金薄膜、光透過性フィルター、光透過性電極及び表面プラズモンセンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面増強ラマン散乱法（ＳＥＲＳ）、表面増強赤外吸収分光法（ＳＥＩＲＡ）、表面プラズモン共鳴法（ＳＰＲ）、及び局在表面プラズモン法（ＬＰＲ）など、光を用いて分子計測を行う方法が知られている。このような分子計測を行う場合、分析を行う溶液を光学センサ表面に滴下し、測定光を各測定方法に沿った条件で照射して光学センサからの反射光や散乱光を受光して解析することにより、溶液に含まれる物質を同定することができる。このような光学センサにおいては、センサの感度をより高めるためにセンサ表面に金属のナノ構造体を形成した光学センサが知られている。
また、周期的な金属ナノ構造体を有するメタマテリアルを利用したフィルターや電極も知られている。
【０００３】
ところで、上記のような光学センサ等に適用可能な金属ナノ構造体、メタマテリアル等を、可視〜近赤外領域を利用した製品に適用しようとする場合、その使用する材料が限定される場合があった。すなわち、銀（Ａｇ）や金（Ａｕ）を材料として選択し金属薄膜を形成すると、プラズマ周波数の制限からＡｇでは約５００ｎｍ以下、Ａｕでは約６００ｎｍ以下での使用が難しくなってしまう。特に、上記金属ナノ構造体、メタマテリアル等を５００ｎｍ以下の光を適用する製品に使用する場合には、材料としてＡｇやＡｕを選択することが難しかった。この場合、例えば、５００ｎｍ以下でも使用可能なアルミニウム（Ａｌ）を選択するなどの必要があった。
【０００４】
しかしながら、ＡｌはＡｇやＡｕと比較して比較的エネルギー損失が大きいため、Ａｌを使用した金属薄膜等を光学製品へ使用する場合、求める特性が十分に得られないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７７７８０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】魏  彦林、外２名、“Ａｇ−Ａｌ合金の内部酸化”、[online]、平成７年５月１８日、社団法人  日本材料学会、［平成２５年３月１３日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://ci.nii.ac.jp/els/110002285349.pdf?id=ART0002503390&type=pdf&lang=jp&host=cinii&order_no=&ppv_type=0&lang_sw=&no=1393560778&cp=＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ＡｇやＡｕを母材金属とすることでエネルギー損失を抑制しつつ、プラズマ周波数を短波長化して、これまでＡｇやＡｕ単体では適用が難しかった波長領域まで適用可能とする合金薄膜を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態の合金薄膜は、銀又は金からなる母材金属中に、酸化物、窒化物及び酸窒化物の群から選ばれる少なくとも１種の低熱膨張材料を含有する合金薄膜であって、前記合金薄膜中に、前記母材金属が５０ａｔ％以上７０ａｔ％以下で含有されることを特徴とするものである。
【０００９】
本実施形態の光透過性フィルター、光透過性電極は、上記合金薄膜に周期構造を備えることを特徴とするものである。
本実施形態の表面プラズモンセンサーは、上記合金薄膜を備えることを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】Ａｇの格子定数の大きさとｄ軌道のフェルミレベルからのエネルギーの大きさとの相関を示す図である。
【図２】合金中の低熱膨張材料の含有量による反射率特性の変化を示す図である。
【図３】本実施形態の表面プラズモンセンサーの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態は、銀（Ａｇ）又は金（Ａｕ）からなる母材金属に、酸化物、窒化物及び酸窒化物の群から選ばれる少なくとも１種からなる低熱膨張材料を含有させた合金薄膜である。
【００１２】
ここで、合金薄膜の母材金属としてＡｇ又はＡｕを選択したのは、光透過性フィルター、光透過性電極、表面プラズモンセンサー等に適用する材料（メタマテリアル等）として、エネルギー損失が小さく好ましい材料だからである。
【００１３】
そして、このようなＡｇ又はＡｕを母材金属とする合金について、上記のエネルギー損失が小さいという利点を生かしながら、そのプラズマ周波数を効果的に短波長化することについて次のように検討した。
【００１４】
まず、その格子定数が大きくなることによりプラズマ周波数へどのような影響を与えるかを調べた。すなわち、格子定数が大きくなることによりプラズマ周波数がどのように変化するのかを理論計算により算出した。図１は、ＤＭＦＴ（Ｄｙｎａｍｉｃａｌ  Ｍｅａｎ  Ｆｉｅｌｄ  Ｔｈｅｏｒｙ）法による合金の母材金属としてＡｇを用いた場合、その格子定数が拡がった場合の状態密度の理論計算の結果を示した図である。
【００１５】
ここで対象とした母材金属であるＡｇのプラズマ周波数は、ｄ軌道のフェルミレベルからのエネルギーの大きさによって決まっている（これはＡｕも同様であるため、以下、Ａｇを例として説明する）。図１では、通常のＡｇ（Ａｇ  ０％）、Ａｇの格子定数を３％広げたもの（Ａｇ＋３％）、Ａｇの格子定数を５％広げたもの（Ａｇ＋５％）について、それぞれｄ軌道のフェルミレベルからのエネルギーの大きさを示している。
【００１６】
この図１を見ると分かるように、Ａｇの格子定数の広がりが０％のときはｄ軌道のエネルギーレベルが−３．４ｅＶ、３％のときは−３．７ｅＶ、５％のときは−３．９ｅＶとなり、３％、５％と格子定数が拡がるにつれてｄ軌道のエネルギーレベルが、よりマイナス側のエネルギーにシフトしてエネルギー差が大きくなっている。この図から、Ａｇの格子定数が５％拡がるとエネルギー差は約０．５ｅＶ大きくなり、波長換算するとプラズマ周波数は約５０ｎｍ短波長側へシフトすることになる。したがって、この図１の計算結果から、伸方向に歪を加えると格子定数が大きくなり、これがプラズマ周波数の短波長化へ有効であることがわかった。
【００１７】
そして、このように金属の格子定数を大きくし、プラズマ周波数を短波長化するための材料について、次のように検討した。すなわち、実際にＡｇを母材金属とする合金薄膜を作製し、そのときのプラズマ周波数の変化ついて調べた。
【００１８】
まず、Ａｇに、Ａｌ２Ｏ３を１．５ａｔ％、１５ａｔ％、３０ａｔ％、５０ａｔ％添加した蒸着源を、それぞれ用意した。以後、これら合金をＡｇ（Ａｌ２Ｏ３）合金と記載する。また、その添加量を含めて表すときは、例えば、Ａｌ２Ｏ３を３０ａｔ％添加したものである場合は、Ａｇ（Ａｌ２Ｏ３，３０ａｔ％）と記述する。なお、ここでの記載は後述する実施例と異なり、蒸着源における低熱膨張材料の含有量（仕込み量）を示したものである。
【００１９】
上記したＡｌ２Ｏ３濃度の異なる複数のＡｇ（Ａｌ２Ｏ３）合金を、それぞれ蒸着源として石英基板上へ抵抗加熱により蒸着法で成膜を行い、膜厚は１００ｎｍに統一して、上記した４種類の組成からなる合金薄膜をそれぞれ製造した。
【００２０】
得られたＡｇ（Ａｌ２Ｏ３）合金薄膜の反射率特性の結果を図２に示した。参照のため、添加材料を含まないＡｇ単体の薄膜も同様に製造し、その測定結果も併せて示した。なお、構造の安定性を確認するため３００℃でアニールした後の特性も示してある。図２において、アニール前のものを（ａｓ  ｄｅｐｏ）、アニール後のものを（３００℃）として示した。
【００２１】
Ａｇ薄膜及びＡｇ（Ａｌ２Ｏ３）合金薄膜のプラズマ周波数は、この反射率特性から読み取ることが可能である。すなわち、ドルーデ・ローレンツの式（１）
【数１】
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の微分成分から求めると、プラズマ周波数はおおよそ反射率の谷の位置に当たる。純Ａｇのプラズマ周波数を求めると３１５ｎｍであった。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多くなるとプラズマ周波数は短波長側へシフトし、Ａｌ２Ｏ３が５０ａｔ％の場合は、アニール前（ａｓ  ｄｅｐｏ）で２８０ｎｍ、３００℃アニール後（３００℃）で２９７ｎｍと明確に短波長側へシフトしたことがわかった。
【００２２】
なお、Ａｇ（Ａｌ２Ｏ３，５０ａｔ％）のアニール前（ａｓ  ｄｅｐｏ）の反射率の谷が確認されないのは、Ａｇ内部にＡｌ２Ｏ３が多く含まれており、Ａｌ２Ｏ３の光の干渉効果の影響によるものである。ここでは、干渉効果を考慮して漸近線の交点から求めた。波長シフトの要因はＡｇとＡｌ２Ｏ３の熱膨張係数が異なるため、成膜時にＡｇに拡張応力が加わりＡｇの格子が拡がったと考えられる。
【００２３】
以上のことから、実際に歪を加え、母材金属の格子定数を大きくするためには、熱膨張係数がＡｇ又はＡｕの母材金属よりも十分に小さい低熱膨張材料を比較的多量に添加することが有効であると考えられる。
【００２４】
そこで、本実施形態で用いる低熱膨張材料は、酸化物、窒化物及び酸窒化物の群から選ばれる少なくとも１種の材質からなるものとする。このような材質のものは、一般に熱膨張係数が母材金属よりも十分に小さく、プラズマ周波数を低減するのに有効であると考えられる。ここで、酸化物、窒化物及び酸窒化物は、金属元素又は半金属元素との酸化物、窒化物、酸窒化物が好ましく、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＯｘ（ｘ＝０．５〜４）、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ＨｆＯ２、ＣｅＯ２、ＩＴＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２等が挙げられる。
【００２５】
ここで、歪を効果的に発生させるためには、Ａｇ又はＡｕからなる母材金属の熱膨張係数と低熱膨張材料の熱膨張係数との差が大きいことが好ましく、その熱膨張係数の差が５×１０−６／Ｋ以上であることが望ましい。このような熱膨張係数の差を設けることで、Ａｇ又はＡｕからなる母材金属に歪みを加えて、その格子定数を効果的に大きくすることができ、ひいては合金薄膜のプラズマ周波数の短波長側へのシフトを可能とする。なお、本明細書における熱膨張係数及びその差は２５℃における線膨張係数及びその差を言う。
【００２６】
ここで、銀の熱膨張係数は１８．９×１０−６／Ｋ、金の熱膨張係数は１４．３×１０−６／Ｋである。
【００２７】
一方、上記酸化物、窒化物及び酸窒化物の熱膨張係数は、Ａｌ２Ｏ３が７．０×１０−６／Ｋ、ＡｌＯｘ（ｘ＝０．５〜４）が３．０×１０−６／Ｋ〜８．０×１０−６／Ｋ、ＭｇＯが９．７×１０−６／Ｋ、ＺｎＯが２．９×１０−６／Ｋ、ＳｉＮが３．０×１０−６／Ｋ、ＳｉＯＮが４．５×１０−６／Ｋ、ＡｌＮが４．８×１０−６／Ｋ、ＡｌＯＮが５．０×１０−６／Ｋ、ＨｆＯ２が３．８×１０−６／Ｋ、ＣｅＯ２が１１．８×１０−６／Ｋ、ＩＴＯが５．０×１０−６／Ｋ、Ｔａ２Ｏ５が５．０×１０−６／Ｋ、ＴｉＯ２が９．２×１０−６／Ｋである。
【００２８】
また、Ａｇ又はＡｕからなる母材金属の物性そのものを変化させないようにするため、低熱膨張材料はＡｇ又はＡｕとは化学反応しない材料であることも求められる。このような材料としては、例えば、上記した酸化物、窒化物、酸窒化物等が好ましい。さらに、低熱膨張材料は、可視領域近傍でその材料自体が光吸収を起こさないものであることが好ましく、Ａｇでは３００ｎｍ以上、Ａｕでは５００ｎｍ以上では光吸収がほとんどない材料を選択することがより好ましい。
【００２９】
上記の観点から、Ａｇを母材とする場合の低熱膨張材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ＨｆＯ２等が特に好ましく、Ａｕを母材とする場合の低熱膨張材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ＨｆＯ２、ＣｅＯ２、ＩＴＯ、Ｔａ２Ｏ５等が特に好ましい。
【００３０】
また、このとき使用する低熱膨張材料は、合金中に均一に分散して存在することが好ましく、その粒子の大きさ（粒径）も２０ｎｍ以下と非常に小さい粒子として存在させることが好ましく、１〜１０ｎｍがより好ましい。このような小さい粒子として存在させることで上記効果を有効に発揮することができる。粒径が２０ｎｍを超えると、粒子自体の光散乱が起こるおそれがある。
【００３１】
本実施形態においては、上記に説明した低熱膨張材料を、母材金属中に含有させて複合材料である合金とする。なお、合金の製造は、通常、高温加熱により行われるため、母材金属中にこのような低熱膨張材料を含有させておくと、その冷却過程において、自然に母材金属に歪みが加わり、格子定数が大きくなる。このように得られる合金薄膜は、そのプラズマ周波数を母材金属よりも短波長側へシフトさせたものとなる。
【００３２】
ただし、低熱膨張材料の添加量が少ないと歪が緩和されてしまい、プラズマ周波数の短波長化がうまくできなくなるため比較的多量に含有させる必要がある。本実施形態においては、合金薄膜における、Ａｇ又はＡｕからなる母材金属の含有量は、５０ａｔ％以上７０ａｔ％以下が望ましい。このように、母材金属の含有量を５０ａｔ％以上とすることで、メタマテリアルとした場合、エネルギー損失を十分に少ないものとできる。また、母材金属の含有量を７０ａｔ％以下とすることで、低熱膨張材料の含有量を確保でき、プラズマ周波数を有効に低減することができる。
【００３３】
なお、上記合金薄膜の製造は、公知の合金薄膜の形成方法であれば限定されずに適用可能である。本実施形態の合金薄膜の形成方法としては、例えば、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の物理的蒸着（ＰＶＤ）が好ましいものとして挙げられる。
【００３４】
このとき、いずれの場合にも、その原料として、Ａｇ又はＡｕと低熱膨張材料とを混合したものを用意し、これを蒸着源又はターゲットとして使用すればよい。なお、蒸着源又はターゲットにおいて、その低熱膨張材料の混合比は、使用する成膜方法、成膜条件によって得られる合金薄膜中の低熱膨張材料の含有割合が変化するため、最終的に得られる合金薄膜中の低熱膨張材料の含有割合が所定の含有量となるように、成膜方法や成膜条件を考慮して適宜選択される。
【００３５】
このようにＡｇ又はＡｕの母材金属に上記低熱膨張材料を混合した原料を用いると、成膜時に、Ａｇ又はＡｕの母材金属とその添加された低熱膨張材料とがナノ構造を形成して、その低熱膨張材料がＡｇ又はＡｕに歪を加えることが可能となる。その結果、Ａｇ又はＡｕの格子定数が拡がりプラズマ周波数を短波長化できる。
【００３６】
そして、本実施形態の合金薄膜は、その厚さが１０ｎｍ〜１μｍのものが好ましく、１０ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましい。膜の厚みは均一のものが好ましい。また、その大きさ、形状は適用する製品によって適宜選択すればよいが、例えば、透過性のフィルターに用いる場合は厚すぎると光透過性が悪くなることから３０〜１００ｎｍが好ましい。
【００３７】
次に、本実施形態の合金薄膜を使用した光透過性フィルター、光透過性電極について説明する。ここで説明する光透過性フィルター及び光透過性電極は、上記合金薄膜を使用してメタマテリアル材料を形成し、光透過性フィルター及び光透過性電極を得るものである。
【００３８】
ここで、合金薄膜により形成するメタマテリアルは、公知のメタマテリアル構造を有するようにすればよく、上記合金薄膜に周期的なナノ構造を形成して構成される。このナノ構造は公知のナノ構造であればよく、例えば、微小な単位格子をマトリクス状に配列した周期構造、ストライプ状の構造等が挙げられる。このような周期構造により負の屈折率を有するメタマテリアルも得ることができる。
【００３９】
このような周期的なナノ構造を有する光透過性フィルター及び光透過性電極とすることで、ある特定の波長を高い透過率にすることができる。
【００４０】
次に、本実施形態の合金薄膜を使用した表面プラズモンセンサーについて説明する。ここで説明する表面プラズモンセンサーは、公知の表面プラズモンセンサーにおいて、上記合金薄膜を使用した点に特徴を有する。
【００４１】
すなわち、本実施形態の表面プラズモンセンサーは、例えば、図３に示したように、上記説明した本実施形態の合金薄膜１１を測定試料との接触部材とし、これを透光性の誘電体基板１２上に設けて構成された素子と、上記誘電体基板１２を通して合金薄膜１１に光ビームを照射する光源１３と、該光源１３からの光が上記誘電体基板１２と上記金属薄膜１１の界面からの反射光を検出する検出手段１４と、から構成される。この、表面プラズモンセンサーは、光源１３からの光を上記誘電体基板１２と上記金属薄膜１１の界面に対して種々の入射角が得られるようになっている。
【００４２】
このように、本実施形態の合金薄膜を適用した表面プラズモンセンサーとすることで、感度が良好で、より短波長領域での測定を行うことができる。
【実施例】
【００４３】
以下、本実施形態を実施例により具体的に説明する。
（実施例１〜３４）
所定の合金組成を有するスパッタリングターゲットを用い、石英基板へスパッタリング法により合金薄膜１〜３４を形成した。スパッタリング条件は、マグネトロンスパッタリング装置を用いて、０．２Ｐａ、１００Ｗ、Ａｒ＝１０ｓｃｃｍの条件で統一して室温成膜した。なお、成膜速度は添加した低熱膨張材料の含有量にもよるが、概ね３〜５Å／ｓであった。
【００４４】
ここで、実施例１〜１５まではＡｇを母材とした合金薄膜であり、実施例１６〜３４はＡｕを母材とした合金薄膜である。各例で得られた合金組成については、表１に示した通りである。表１の合金組成の欄において、例えば、「Ａｇ  ０．７−Ａｌ２Ｏ３  ０．３」は、母材金属であるＡｇが７０ａｔ％、低熱膨張材料であるＡｌ２Ｏ３が３０ａｔ％を占めていることを示している。なお、実施例１５の低熱膨張材料ＡｌＯｘはｘ＝１．５、、実施例３０の低熱膨張材料ＡｌＯｘはｘ＝３である。
【００４５】
なお、ここで合金薄膜中の含有量は、母材金属及び低熱膨張材料のいずれもａｔ％で示した。この含有量は、合金薄膜をＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析法）により分析して、母材金属の含有割合と低熱膨張材料の含有割合を原子組成百分率（ａｔ％）で算出したものである。
【００４６】
また、得られた合金薄膜１〜３４について、その膜厚、プラズマ周波数について測定、算出し、表１に併せて示した。プラズマ周波数は上記と同様にドデンツ−ローレンツの式を参考に、合金薄膜１〜３４の反射率を測定し、その反射率の谷の位置又は反射率の谷の確認が難しい場合は漸近線の交点から算出したものである。なお、Ａｇ単体及びＡｕ単体のプラズマ周波数も同様に評価して、そのプラズマ周波数を求めたところ、Ａｇは３１５ｎｍ、Ａｕは４７５ｎｍであった。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
実施例１〜６はＡｇ−Ａｌ２Ｏ３合金であり、低熱膨張材料の含有量、形成する膜厚を変化させた場合の例である。いずれの例においても、プラズマ周波数は２８０〜３００ｎｍの間にあり、Ａｇのプラズマ周波数である３１５ｎｍよりも短波長側にシフトさせられることがわかった。
【００４９】
実施例７〜１５は形成する膜厚を１００ｎｍに統一して、添加する低熱膨張材料の種類を変えた場合の例である。いずれの例においても、プラズマ周波数は２８２〜３０１ｎｍの間にあり、Ａｇのプラズマ周波数である３１５ｎｍよりも短波長側にシフトさせられることがわかった。
【００５０】
実施例１６〜２１はＡｕ−Ａｌ２Ｏ３合金であり、低熱膨張材料の含有量、形成する膜厚を変化させた場合の例である。いずれの例においても、プラズマ周波数は４５０〜４６４ｎｍの間にあり、Ａｇのプラズマ周波数である４７５ｎｍよりも短波長側にシフトさせられることがわかった。
【００５１】
実施例２２〜３４は形成する膜厚を１００ｎｍに統一して、添加する低熱膨張材料の種類を変えた場合の例である。いずれの例においても、プラズマ周波数は４４９〜４６５ｎｍの間にあり、Ａｇのプラズマ周波数である４７５ｎｍよりも短波長側にシフトさせられることがわかった。
【００５２】
以上の結果から、Ａｇ又はＡｕを母材とする金属に、酸化物、窒化物及び酸窒化物の群から選ばれる少なくとも１種の低熱膨張材料を添加すると、母材金属単体からなる金属薄膜よりもプラズマ周波数を短波長側へシフトできることがわかった。したがって、本実施形態の合金薄膜は、プラズマ周波数を短波長化したメタマテリアルであり、より低い波長の光を適用する製品への応用を可能とするものである。
【００５３】
また、母材金属と低熱膨張材料の熱膨張係数の差が、５×１０−６／Ｋ以上となることで効果的にプラズマ周波数を低減できることも確認できた。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１１…合金薄膜、１２…誘電体基板、１３…光源、１４…検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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