2023 Fiscal Year Final Research Report

Development of advanced plasma soft x-ray laser and next generation nano-processing technology

Research Project

PDF

Project/Area Number	21H03750
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 80040:Quantum beam science-related
Research Institution	National Institutes for Quantum Science and Technology
Principal Investigator	DINH THANH HUNG 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所量子応用光学研究部, 主任研究員 (20744808)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	長谷川登国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所量子応用光学研究部, 主幹研究員 (50360409) 錦野将元国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 本部経営企画部, 上席研究員 (70370450) 石野雅彦国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所量子応用光学研究部, 上席研究員 (80360410) 米谷佳晃国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所量子応用光学研究部, 主幹研究員 (80399419) 畑昌育国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所量子応用光学研究部, 主任研究員 (60712429)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	プラズマ軟X線レーザー / レーザー加工 / 高強度レーザー
Outline of Final Research Achievements	When ultrashort pulsed X-ray lasers are focused on a material, they excite the electronic system into a non-equilibrium state on extremely small time and space scales. Taking advantage of this characteristic, we have successfully demonstrated high-quality processing of wide band gap materials, such as semiconductors and dielectrics, which are difficult to process with conventional visible lasers. To promote fundamental research with a view to next-generation nano-fabrication technology, we have developed compact high-performance X-ray light sources, including plasma X-ray lasers and high-order harmonics generations, using high-repetition-rate, high-intensity lasers. Furthermore, our numerical analysis predicts that more efficient and high-throughput processing will be possible by combining such x-ray lasers with high power visible lasers.
Free Research Field	量子ビーム科学関連
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	極短パルスX線と物質との相互作用によって引き起こす超高速相転移現象は非常にダイナミックであり，固体物理，放射線化学，材料科学の分野において興味深いトピックである．この現象を解明することにより，材料の極微細加工の実現や新機能の創出につながることが期待されている．本研究課題は，従来，大型装置，出力の点で実用化に大きな障害となったX線レーザー開発を飛躍的に進歩させる技術である．大学の研究室レベルで汎用性の高い極短パルスX線レーザーが実現できれば，軟X線顕微鏡を用いた生体細胞観測や機能性材料の物性研究に寄与できる．