レーザ光照射による機能性部品のための微細凹凸形状の創成に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555039
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 戸倉 和 東京工業大学, 工学部, 教授 (10016628)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平田 敦 東京工業大学, 工学部, 助手 (50242277)
• Keywords: レーザ加工 / エキシマレーザ / 微細凹凸形状 / 周期的微細溝 / 高分子膜 / ガラス / 液晶配向膜 / 偏光

Research Abstract

工業的に要求される表面の幾何学的形状では,極めて平滑な面が要求される場合の他に摩擦力軽減の目的から微細凹凸をつけた表面が要求される場合がある.本研究はこのような目的に対し,レーザ光照射でそれを実現できるのではないかと考えて検討したものである.
ArFエキシマレーザ光(波長193nm)をエネルギー密度,照射パルス数,照射角度を変えて石英ガラスに照射した.その結果,照射角度が大きくなると照射面にはレーザ光照射方向に走る微細な溝が生成された.溝が形成される条件の1つにエネルギー密度があり,それは4J/cm^2であった.この溝は照射角度が大きくなるに従い互いに整列するようになり,照射角度83度で最も規則性のある微細溝が得られた.これ以上の照射角度では,レーザ光がまでガラスに入らず,いかなる変化も観察されなかった.さらに偏光の影響を調べるため,偏光板を介しての照射を試みたが,微細溝の形状あるいは創成に及ぼす偏光の影響は全く認められなかった.
照射パルス数の増加による微細溝の成長過程を観察したところ,1パルスで照射面に無数の穴状の変化が観察された.これがやがて溝に成長し,さらに照射を重ねると照射方向と直角な溝が生成し始め,微細溝形状が崩れることがわかった.
石英ガラスを中心に実験を行ってきたが,吸光計数に着目し吸光計数の大きいソーダライムガラス,結晶性に着目し水晶とコランダムを選択して同様の照射を行った.その結果,ソーダライムガラスには全く溝が形成されず,水晶のみに同様の溝が形成された.またコランダムには結晶方位に依存する亀裂状の溝が形成された.従って,微細溝の創成にSiO_2組成が大きく影響しているとの結論を得た.
以上の結果より,機能化について検討する次年度への見通しが立ったといえる.

Research Products

• [Publications] 大澤健一郎, 戸倉和: "エキシマレーザ光照射による微小溝の形成" 精密工学会誌. 64. 121-125 (1998)
• [Publications] 佐藤孝宏, 戸倉和: "エキシマレーザ光照射によるポリイミド膜の機能化" 精密工学会1998年度春季大会学術講演会講演論文集. (未定). (1998)