2009 Fiscal Year Annual Research Report
ピコ秒超音波顕微鏡技術によるナノスケール3次元内部構造の測定
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20760043
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
友田 基信 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 助教 (30344485)
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| Keywords | 音 / 計測工学 / 非破壊検査 / 逆問題解析 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、100GHz帯の高周波の超音波パルスを利用して、100nm程度の高分解能をもつ超音波顕微鏡技術を開発し、ナノ構造試料内部の3次元構造を非破壊的に可視化することである。この技術は、固体内部に最も高周波数の超音波パルスを非破壊的に発生させることのでき、実際に薄膜の評価などに使われているフェムト秒パルスレーザーを使った測定法であるピコ秒超音波法に、超音波探傷法などで使われている逆問題的な3次元位置推定の方法を取り入れたものである。
この技術の方法を説明する。まず、試料の表面でポンプ光パルスによって熱弾性的に超短超音波パルスを励起する。その超音波パルスが試料内部の構造で反射され、表面各所へ到着する時間やその強度を、プローブ光パルスを時間的に、また表面形状に沿って2次元空間的に走査し測定する。その測定結果をもとに、反射源の位置や、形状、音響インピーダンスを推定し、試料内部の3次元構造を画像化する。
今年度は、前年度の立ち上げた測定光学系の性能向上、新たな試料の測定を行った。光学系の性能向上は測定光学系中の光学部品の見直しなどを行い、ポンプ光・プローブ光のスポットをより小さく効率的に照射できるようになった。試料としては、シリコン基板上にいろいろなマイクロメートルスケールのパターンを掘ったものや、SiNメンブレン上に金薄膜を厚み分布を空間的に連続的に変化させながら蒸着した試料などを作製し、これらのマイクロ構造中に閉じ込められた超音波を観測した。
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