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ナノサイズ光学窓の形成による超解像効果発現の最適条件の理論的探索

研究課題

研究課題/領域番号 15K04702
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 光工学・光量子科学
研究機関石川工業高等専門学校

研究代表者

佐野 陽之  石川工業高等専門学校, 一般教育科, 教授 (80250843)

研究分担者 桑原 正史  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (60356954)
研究協力者 水谷 五郎  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード光メモリ / 超解像 / シミュレーション / 第一原理計算 / 誘電率 / 相変化 / アンチモナイド / 計算物理 / シミュレーション工学 / 光物性 / 光記録
研究成果の概要

機能層材料として有望なSb2Te3を対象にした第一原理計算を行った。融解による光吸収(光子エネルギー3.06eV)の減少が示されたが、この起源は2eV以下の光学遷移の減少によるものであることが分かった。融解によって光吸収が増大するInSbとの比較を行い、結晶状態におけるフェルミ準位付近の電子状態の違いが、両者の性質の違いの原因であることを見出した。
光ディスク中の超解像現象を再現するために、過渡現象を考慮した新しい物理シミュレーションシステムの開発を行った。融解による光吸収変化が異なるSb2Te3とInSbに関して、超解像メカニズムの違いを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

アーカイブ用記録メディアとして必要不可欠な光ディスクは、さらなる大容量化のための研究開発が進められている。高密度記録のための本命技術として超解像技術(機能層材料がレーザー光で解けることによる光学的性質の変化を利用)があるが、超解像現象の発現メカニズムや機能層材料の性質は良く分かっていなかった。本研究では、有望な機能層材料であるInSbとSb2Te3を対象に、融解による光学的性質の変化のメカニズムを明らかにした。また、光ディスク中での光の伝わり方や熱の伝わり方をシミュレーションすることによって、超解像現象を「見える化」することに成功し、超解像メカニズムを明らかにした。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] First principles study of the electronic and optical properties of crystalline and liquid Sb2Te3: Phase-transition-induced changes in optical properties2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sano, M. Kuwahara, G. Mizutani
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 9S1 ページ: 09SD01-09SD01

    • DOI

      10.7567/jjap.57.09sd01

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Response function of super-resolution readout of an optical disc studied by coupled electromagnetic-thermal simulation2016

    • 著者名/発表者名
      H. Sano, T. Shima, M. Kuwahara, Y. Fujita, M. Uchiyama, and Y. Aono
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 9S ページ: 09SB02-09SB02

    • DOI

      10.7567/jjap.55.09sb02

    • NAID

      210000147098

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ab initio calculations of the optical properties of crystalline and liquid InSb2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sano, G. Mizutani
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 5 号: 11

    • DOI

      10.1063/1.4935438

    • NAID

      120005682592

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] アンチモナイドを機能層とする光ディスクの超解像再生メカニズムの解析2018

    • 著者名/発表者名
      佐野陽之、桑原正史
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] First principles study of optical properties change of Sb2Te3 due to the melting2017

    • 著者名/発表者名
      H. Sano, M. Kuwahara, G. Mizutani
    • 学会等名
      International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory 2017 (ISOM’17)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 融解によるSb2Te3の光学特性変化の第一原理計算2017

    • 著者名/発表者名
      佐野陽之、桑原正史、水谷五郎
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] b initio calculation of optical properties change of antimonide due to the melting2017

    • 著者名/発表者名
      H. Sano, M. Kuwahara, G. Mizutani
    • 学会等名
      第29回相変化研究会シンポジウム(PCOS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Study on response function of super-resolution readout of an optical disc by multi-physics simulation2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sano, T. Shima, M. Kuwahara, Y. Fujita, M. Uchiyama, and Y. Aono
    • 学会等名
      International Symposium on Optical Memory 2015 (ISOM'15)
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県・富山市)
    • 年月日
      2015-10-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 融解によるInSbの光学応答変化の第一原理計算2015

    • 著者名/発表者名
      佐野陽之、水谷五郎
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] 国立高専研究情報ポータル

    • URL

      https://research.kosen-k.go.jp/researcher-list/read0142223

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] 国立高専研究情報ポータル

    • URL

      http://research.kosen-k.go.jp/researcher-list/read0142223

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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