2012 Fiscal Year Annual Research Report
レーザー励起ナノ界面プラズマの周期構造創成とプロセス応用
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of Science of Plasma Nano-Interface Interactions |
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| Project/Area Number |
24110709
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
宮崎 健創 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (50293957)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 界面プラズマ / ナノ周期構造 / フェムト秒レーザー / アブレーション / 表面プラズモン・ポラリトン / 近接場 / ナノ格子 / レーザープロセッシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，超短パルスレーザーによるナノ界面プラズマのゆらぎを秩序化することにより，固体表面にナノサイズの周期構造を能動的に創出できることを実験的に検証すること，及び周期ナノ構造形成過程の物理モデルを完成することにより，初のレーザーナノプロセッシング基盤を開拓することである。
H24年度には，表面プラズモン・ポラリトン(SPP)による秩序構造の成長・緩和過程を直接的に検証し，周期ナノ構造形成の物理モデルを精密化するため，(1) SPP励起過程を検証するためのポンプ・プローブ実験，及び(2) 周期構造形成・緩和過程を制御し，均一な間隔を備えたナノ格子を創出するための実験研究を行った。
これらの研究により，ナノ周期構造形成において，これまで未解明であった低フルーエンスの複数fsレーザーパルス照射の効果が明らかになった。また，ナノ周期構造形成過程のモデルを基に，相互作用過程を制御して固体表面に均一なナノ格子構造を創製するための2段階アブレーション手法を考案した。同手法を大気中のGaN結晶に適用することにより，均一な周期間隔を備えたナノ格子の創製に成功した。実験結果は，fsレーザーで単一モードのSPP定在波が励起され，周期的な近接場によってアブレーションが誘起されたことを示している。
得られた結果から，SPP励起を制御して均一なナノ格子を形成できることが実証された。本成果を基に，fsレーザーによって任意のナノ周期構造を形成するためのレーザーナノプロセッシング手法の開発に向けた指針を明確化できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
目標をほぼ達成した。ポンプ・プローブ法により，低フルーエンスでの複数パルス照射がナノ周期構造形成にとって必要であることを検証し，物理過程を解明した。2ステップのアブレーションによってSPP励起過程を制御することにより，大気中，マスクなしで固体表面に均一なナノ格子を直接創製する手法を開発した。なお，過渡回折によるSPP励起過程の研究は継続中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
構築してきた物理モデルの妥当性を検証したので，結果を基に，SPP励起を制御して均一なナノ格子を形成する手法を物性の異なる各種物質に応用し，その適用条件を明確化することによってfsレーザーによるナノプロセッシングの基礎を確立する。
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