新規な熱波顕微鏡システムによる薄膜の熱物性評価法の開発

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17760343
• Research Institution: Kanazawa Technical College
• Principal Investigator: 南出 章幸 金沢工業高等専門学校, 電気情報工学科, 助教授 (20259849)
• Keywords: 熱波 / 光音響法 / 熱物性評価 / 表面プラズモン / 全反射減衰法 / Kretschmann法

Research Abstract

本研究では,申請者がこれまでに開発してきた光音響顕微鏡システムに表面プラズモンによって励起する熱波を組み合わせた光音響顕微鏡システムの改良型ともいえる新規な熱波顕微鏡システムを開発することを目的とする。表面プラズモンの励起には取り扱いが簡単であるKretschmann法を用い,プリズムに銀を真空蒸着し,全反射減衰法(ATR法)を用いて実験を行った。厚み50.2nmの銀薄膜の表面プラズモンが43.6度で最大に励起することを実験および理論的に明らかにした。表面プラズモン励起によって生じた熱源を光音響信号の生成に使うためにレーザ光をメカニカルチョッパーで強度変調し,プリズムに取り付けられる特殊な光音響セルを作成し,高感度マイクロホンで光音響信号を測定した。その結果,従来の方法に比べて光音響信号振幅を最大20倍程度増強にできることを明らかにした。この結果より,表面プラズモンによって銀薄膜内に強力な熱源を形成できたものと思われる。さらに、物質の熱物性評価のみならず弾性的性質も評価できる複合的顕微鏡システムに発展させるために、弾性表面波を励振するくし形電極を作成し、弾性表面波の発生を試み、弾性表面波の伝搬状態をリアルタイムに観測できるように光回折法で測定できる実験システムを構築した。ニオブ酸リチウム上に形成した50MHz帯の弾性表面波フィルタで弾性表面波を励振し、その伝搬状態を光回折法で確認できることが明らかとなった。その結果、発生した弾性表面波の振幅は理論から求められた振幅とほぼ一致し、その速度も4000m/s付近となり文献値と一致した。