2003 Fiscal Year Annual Research Report

無機透明材料のナノ加工のためのX線エキシトン空間閉じ込め

Research Project

Project/Area Number	15656183
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	牧村哲也筑波大学, 物理工学系, 講師 (80261783)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	村上浩一筑波大学, 物理工学系, 教授 (10116113)
Keywords	無機材料 / 透明材料 / ナノ加工 / 光加工 / レーザー加工 / エキシトン / レーザープラズマ軟X線
Research Abstract	無機透明材料のナノ加工が可能になれば,極微量化学分析および極微量化学反応やさらには機能性光学部品の作製が可能になる.レーザー光などを用いた光直接加工は,マスプロダクションに向くし,回折限界までであれば微細な加工が期待できる.しかしながら,既存のレーザーを用いた透明材料のナノ加工は困難であった.それは,第一に,透明材料は透明であるがためにレーザー光を吸収せずエネルギー伝達が困難であるからである.第二に,任意の構造に加工するためには,回折限界により良くて100nmの精度が限度であるからである.より高精度の加工を行うためには波長が10nm前後の軟X線を用いることが望ましい.しかしながら,安価に十分な強度を得ることは困難であった. 本研究では,軟X線によりエキシトンを生成してパターニングして着色し,そこに紫外もしくは可視のレーザー光を照射して加工するX線エキシトン法を提案した.この手法では,軟X線の高い空間分解能と既存のレーザー光の高いエネルギー密度を組み合わせることができ,現実的な加工法となると期待できる. 軟X線は,Taターゲットに波長が532nm,パルス幅が7ns,エネルギー800mJ/pulseのNd : YAGレーザー光を照射することにより発生した.その軟X線を楕円ミラーにより石英板に照射した.さらに同じ領域に,波長266nm、パルス幅7ns,エネルギー5mJ/pulseのNd : YAGレーザー光を照射した.コンタクトマスクを用いるたパターニング照射を行うと,そのパターン通りに85nm/shotの割合で石英を削ることができた. さらに,レーザープラズマ軟X線を効率よく集光できる光学系を新たに設計し,これを用いることにより,石英,サファィア,シリコンをレーザープラズマ何軟X線を照射するだけで加工できるという重要な成果が得られた.

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] T.Makimura: "Optical Excitation of Er Ions with 1.5μm Luminescence via the Luminescent State in Si Nanocrystallites Embedded in SiO_2 Matrices"Applied Physics Letters. 83巻. 5422-5424 (2003)
[Publications] T.Makimura: "Nanomachining of Inorganic Transparent Materials by an X-Ray Exciton Method"Abstracts of 7th International Conference on Laser Ablation. MoPS18 (2003)
[Publications] Tetsuya Makimura: "Excitation of Er Atoms by Energy Transfer from Si Nanocrystallites Embedded in SiO_2 Matrices Fabricated by Laser Ablation"Abstracts of 7th International Conference on Laser Ablation. MoPS59 (2003)
[Publications] Hiroshi Uematsu: "Optical Excitation Bands of Er doped SiO_2 Films with Si Nanocrystallites and Energy Transfer mechanism to Er ions"Extended Abstracts of The 6th AIST International Symposium on Photoreaction Control and Photofunctional Materials. 150-151 (2003)
[Publications] Youichi Kenmotsu: "Micromachining of Quartz Plates using an X-ray Exciton Method"Extended Abstracts of the 6th AIST International Symposium on Photoreaction Control and Photofunctional Materials. 154-155 (2003)
[Publications] 牧村哲也: 電気学会光・量子デバイス研究会研究報告. OQD-04. 1-4 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

無機透明材料のナノ加工のためのX線エキシトン空間閉じ込め

Principal Investigator

牧村 哲也 筑波大学, 物理工学系, 講師 (80261783)

Research Products

[Publications] T.Makimura: "Optical Excitation of Er Ions with 1.5μm Luminescence via the Luminescent State in Si Nanocrystallites Embedded in SiO_2 Matrices"Applied Physics Letters. 83巻. 5422-5424 (2003)

[Publications] T.Makimura: "Nanomachining of Inorganic Transparent Materials by an X-Ray Exciton Method"Abstracts of 7th International Conference on Laser Ablation. MoPS18 (2003)

[Publications] Tetsuya Makimura: "Excitation of Er Atoms by Energy Transfer from Si Nanocrystallites Embedded in SiO_2 Matrices Fabricated by Laser Ablation"Abstracts of 7th International Conference on Laser Ablation. MoPS59 (2003)

[Publications] Hiroshi Uematsu: "Optical Excitation Bands of Er doped SiO_2 Films with Si Nanocrystallites and Energy Transfer mechanism to Er ions"Extended Abstracts of The 6th AIST International Symposium on Photoreaction Control and Photofunctional Materials. 150-151 (2003)

[Publications] Youichi Kenmotsu: "Micromachining of Quartz Plates using an X-ray Exciton Method"Extended Abstracts of the 6th AIST International Symposium on Photoreaction Control and Photofunctional Materials. 154-155 (2003)

[Publications] 牧村 哲也: 電気学会光・量子デバイス研究会 研究報告. OQD-04. 1-4 (2003)

牧村哲也筑波大学, 物理工学系, 講師 (80261783)

[Publications] 牧村哲也: 電気学会光・量子デバイス研究会研究報告. OQD-04. 1-4 (2003)