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無機透明材料のナノ加工のためのX線エキシトン空間閉じ込め

研究課題

研究課題/領域番号 15656183
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 材料加工・処理
研究機関筑波大学

研究代表者

牧村 哲也  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 講師 (80261783)

研究分担者 村上 浩一  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (10116113)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2005年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2004年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2003年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
キーワードナノ加工 / 透明材料 / 無機材料 / レーザープラズマ軟X線 / 光直接加工 / 微細加工 / レーザー加工 / シリカガラス / エキシトン / 光加工
研究概要

無機透明材料のナノ加工が可能になれば,極微量化学分析および極微量化学反応やさらには機能性光学部品の作製が可能になる.レーザー光などを用いた光直接加工は,マスプロダクションに向くし,回折限界までであれば微細な加工が期待できる.しかし,透明材料は透明であるためにレーザー光を吸収せずエネルギー伝達が困難である.さらに,ナノ加工を行うためには波長が10nm前後の軟X線を用いる必要があるが,安価に十分な強度を得ることは困難であった.
本研究では,パルスレーザープラズマ軟X線に着目し,これを用いた透明材料のナノ加工法について研究した。軟X線は,Taターゲットに波長が532nm,パルス幅が7ns,エネルギーが500mJ/pulseのNd:YAGレーザー光を照射することにより発生した.この軟X線のうち特にナノ加工に必要な波長が10nm前後の軟X線を効率的に集光するため,新たに軟X線集光ミラーを開発した,これを用い,パルスレーザープラズマ軟X線をシリカガラス上に集光して照射した.
これにより,10mJ/cm^2程度の低いフルエンスでもシリカガラスがアブレーションされることを明らかにした.このフルエンスは,シリカガラス表面を蒸発させるのに必要なフルエンスより1桁以上低い.従って,熱的過程を必要としないシリカガラスのアブレーションの過程が存在することが明らかとなった.この結果から,パルス幅内での熱拡散長(シリカガラスの場合約100nm)よりも微細な構造の加工が可能であることが示唆される.そこで,50nm幅の溝を持つマスクを通して軟X線を照射した.これにより,幅が50nm,アスペクト比が1の溝を作製できることを実証した.

報告書

(3件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (12件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Direct micromachining of inorganic transparent materials using laser plasma soft X-rays2006

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Makimura
    • 雑誌名

      Conference proceeding series of institute of Pure and Applied Physics (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 1.5 μm light emission of Era^<3+>ions in SiO_2 including Si nanocrystallites and SiO_X films2006

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Makimura
    • 雑誌名

      Journal of Physics (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Direct nanomachining of inorganic transparent materials using laser plasma soft X-rays2006

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Makimura
    • 雑誌名

      Journal of Physics (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Nano-ablation of inorganic transparent materials using laser plasma soft X-rays at around 10 nm2006

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Makimura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Ablation of silica glass using pulsed laser plasma soft X-rays2005

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Makimura
    • 雑誌名

      Surface Science 593巻

      ページ: 248-251

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Ablation of silica glass using laser plasma soft X-rays at around 10 nm and ablation dynamics2005

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Makimura
    • 雑誌名

      Materials Processing for Properties and Performance 4

      ページ: 267-269

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Direct micromachining of quartz glass plates using pulsed laser plasma soft x-rays2005

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Makimura
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 3月(印刷中)

    • NAID

      120007131276

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Ablation of silica glass using pulsed laser plasma soft X rays2005

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Makimura
    • 雑誌名

      Surface Science (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Micromachining of inorganic transparent materials using pulsed laser plasma soft x-rays at 10 nm (INVITED PAPER)2005

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Makimura
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE, Lasers and Applications in Science and Engineering 2005 (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Nanomachining of Inorganic Transparent Materials Using an X-ray Exciton Method2004

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Makimura
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE, Fifth international symposium on Laser Precision Microfabrication 5662

      ページ: 107-112

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Excitation of Er atoms by energy transfer from Si nanocrystallites embedded in SiO_22004

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Makimura
    • 雑誌名

      Applied Physics A 79

      ページ: 799-802

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] In situ size measurements of Si nanoparticles and formation dynamics after laser ablation2004

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Makimura
    • 雑誌名

      Applied Physics A 79

      ページ: 819-821

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] レーザーマイクロ・ナノプロセッシング2004

    • 著者名/発表者名
      牧村哲也
    • 総ページ数
      380
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [産業財産権] 軟X線加工装置及び軟X線加工法2005

    • 発明者名
      牧村 哲也, 村上 浩一
    • 権利者名
      独立行政法人科学技術辰興機構
    • 産業財産権番号
      2004-034343
    • 出願年月日
      2005
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] T.Makimura: "Optical Excitation of Er Ions with 1.5μm Luminescence via the Luminescent State in Si Nanocrystallites Embedded in SiO_2 Matrices"Applied Physics Letters. 83巻. 5422-5424 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Makimura: "Nanomachining of Inorganic Transparent Materials by an X-Ray Exciton Method"Abstracts of 7th International Conference on Laser Ablation. MoPS18 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Tetsuya Makimura: "Excitation of Er Atoms by Energy Transfer from Si Nanocrystallites Embedded in SiO_2 Matrices Fabricated by Laser Ablation"Abstracts of 7th International Conference on Laser Ablation. MoPS59 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Hiroshi Uematsu: "Optical Excitation Bands of Er doped SiO_2 Films with Si Nanocrystallites and Energy Transfer mechanism to Er ions"Extended Abstracts of The 6th AIST International Symposium on Photoreaction Control and Photofunctional Materials. 150-151 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Youichi Kenmotsu: "Micromachining of Quartz Plates using an X-ray Exciton Method"Extended Abstracts of the 6th AIST International Symposium on Photoreaction Control and Photofunctional Materials. 154-155 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 牧村 哲也: 電気学会光・量子デバイス研究会 研究報告. OQD-04. 1-4 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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