2018 Fiscal Year Annual Research Report
A Study of non-thermal laser ablation by using sub-10 fs phase-controlled laser pulses
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16H04103
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
大村 英樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (60356665)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森下 亨 電気通信大学, 量子科学研究センター, 教授 (20313405)
高田 英行 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (50357357)
宮本 良之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 上級主任研究員 (70500784)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子制御 / コヒーレント制御 / レーザーアブレーション / 位相制御レーザーパルス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究提案の目的は、パルス幅サブ10フェムト秒の光電界の操作された超極短レーザーパルスによって、原子レベルで固体材料を切削・造形する非熱的レーザーカーヴィング技術を開発することである。物質表面での電子の波動関数の染み出しと位相制御レーザーパルスによる光電場との相互作用によって引き起こされるトンネル効果や電界蒸発を巧みに利用することにより物質を切削する技術を開発する。研究期間内での目標は具体的には以下のとおりである。(1) 非熱的レーザーアブレーション観測のための固体表面粒子放出現象計測装置の開発 (2)(ω+2ω)位相制御とサブ10フェムト秒に至る極短パルス化を併用することによって、レーザー固体表面粒子放出現象における急速加熱効果低減の実験的検証と、非熱的レーザーカーヴィングの基本概念を確認、(3)時間依存密度汎関数理論を用いた第一原理電子・格子ダイナミクスのシミュレーションによる非熱的→熱的レーザーアブレーションのクロスオーバーの検証と、トンネルイオン化の解析理論（シーガート漸近理論）による意味づけ。
平成30年度の成果は以下のとおりである。
1.昨年度に整備した、光パルス照射下における平板固体表面からの放出イオンの運動エネルギーを測定することのできる固体表面反応制御用真空チャンバーを用いて、代表的な10種類の金属、半導体、絶縁体について実験を行った。放出イオンの運動エネルギー分布を熱統計的な理論で解析を行い、定性的な傾向として金属、半導体については熱的、絶縁体については非熱的なレーザーアブレーションであると識別が可能であることが分かった。
2.孤立分子系のトンネルイオン化の理論の精密化とデータの分析、および関連する強レーザーダイナミクスに関する理論研究を行った。分子解離状態に対する理論研究を進め、レーザーカーヴィングの微視的物理機構の理解にもつながるであろう新たな知見を得た。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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