| 研究課題/領域番号 |
15510112
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
マイクロ・ナノデバイス
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
西川 宏之 芝浦工業大学, 工学部, 助教授 (40247226)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2004年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2003年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
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| キーワード | シリカガラス / マイクロビーム / 照射効果 / 微細光学素子 / 共焦点レーザ分光顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / 二光束干渉顕微鏡 / 集束イオン線 / マイクロ / ナノ / 屈折率変化 / 形状変化 / 誘起構造 / 光学素子 |
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| 研究概要 |
MeVオーダーの高エネルギー集束イオン線によるマイクロ・ナノ照射効果は、光学用の基幹材料であるシリカガラスにおいて欠陥生成や高密度化などの3次元分布構造を誘起することが知られている。この照射効果のサイズは、横方向でμmスケール、深さ方向でnmから数十μmスケールの分布を示すことに着眼して、本研究ではマイクロ・ナノ照射効果によってもたらされる「3次元誘起構造」の形成機構解明と制御、および微細光学素子等の形成への応用を目的として研究を遂行した。集束イオン線の照射実験は、日本原子力研究所高崎研究所にて、イオン照射施設TIARAのマシンタイムを利用し、シリカガラスを照射基板として(イオン種:1.7MeV H^+,15MeV O^<4+>,18MeV Si^<5+>等、照射量:1.0×10^<17> ions/cm^2)を行った。以下の4点の成果を得た。
(1)ミクロ照射効果の付与技術:プロトンなど軽イオンを中心に種々の形状のシリカガラス、光ファイバ、光導波路に対するマイクロビーム(ビーム径1μm程度)照射法を検討・確立した。
(2)照射効果の3次元分布評価技術:二光束干渉顕微鏡、共焦点レーザ分光顕微鏡および原子間力顕微鏡(AFM)による照射効果分布と表面形状の評価を行った。(1)飛跡領域における欠陥生成、(2)飛程領域における高密度化領域と屈折率変化、(3)表面領域における表面ナノ構造変化を明らかにした。
(3)微細素子形成への応用検討:(a)軽イオン照射による深い(>100μm)照射効果を用いた高アスペクト比を有する埋め込み構造形成の可能性。(b)重イオン照射による浅い(<十数μm)照射効果を用いた平面光導波路および回折格子の形成への適用可能性を示した。
(4)屈折率変化誘起メカニズムの解明と照射効果のドーズ依存性:シリカガラスに対する、欠陥生成、構造変化、および高密度化などの照射効果の3次元分布、のイオン種依存性、ドーズ依存性を明らかにした。
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