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SiC基板へのフェムト秒レーザー誘起周期構造の形成ダイナミクスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K14111
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 結晶工学
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

宮川 鈴衣奈  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10635197)

研究協力者 江龍 修  
大野 裕  
三宅 秀人  
平等 拓範  
Wellmann Peter  
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワードフェムト秒レーザー / ナノ周期構造 / 結晶 / 半導体 / レーザープロセッシング / 結晶工学
研究成果の概要

フェムト秒レーザーを結晶材料に照射することで、レーザーの波長より短い周期の周期構造が形成される。レーザーが被照射材料に与える影響を詳細に調べることで、光吸収と周期構造形成のダイナミクス理解に取り組んだ。結果、周期構造形成には多重パルス積重が必要であり、その周期はパルスの積重によって変化することを示した。また、その周期は被照射材料によって異なることに加え、形状が同様でも結晶状態は材料によって異なることを明らかにした。さらに、この周期構造の量子デバイスへの応用を試み、さらなる細線化のため結晶異方性エッチングを行ったところ、結晶質を維持したまま狭小化し、形状制御の有効性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

フェムト秒レーザー誘起周期構造の形成メカニズムについて、近年活発な議論がなされているが、その結晶状態については調べられていなかった。本研究で明らかにした、被照射材料に依る結晶状態の違いは、光と結晶との相互作用を理解する上で重要な知見になると考える。また、形状と結晶状態を制御することで、その特性を活かした表面創成による機能的応用と、フェムト秒レーザーの応用拡大に繋げていく。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] FAU(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] FAU(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Formation of femtosecond laser-induced periodic nanostructures on GaN2019

    • 著者名/発表者名
      Reina Miyagawa and Osamu Eryu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SC ページ: SCCB01-SCCB01

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab06ac

    • NAID

      210000155636

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of femtosecond-laser-induced periodic structures on SiC substrates2018

    • 著者名/発表者名
      R. Miyagawa, Y. Ohno, M. Deura, I. Yonenaga, O. Eryu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 2 ページ: 025602-025602

    • DOI

      10.7567/jjap.57.025602

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Femtosecond-laser irradiation onto sapphire substrates in N2 ambient atmosphere2018

    • 著者名/発表者名
      Reina Miyagawa、Kenzo Goto and Osamu Eryu
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi (C)

      巻: 58 号: 11 ページ: 1700224-1700224

    • DOI

      10.1002/pssc.201700224

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of femtosecond-laser-induced periodic structures on SiC substrates2018

    • 著者名/発表者名
      Reina Miyagawa, Yutaka Ohno, Momoko Deura, Ichiro Yonenaga and Osamu Eryu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 ページ: 025602-025602

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Femtosecond-laser irradiation onto sapphire substrates in N2 ambient atmosphere2017

    • 著者名/発表者名
      R. Miyagawa, K. Goto and O. Eryu
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi (C)

      巻: 14 ページ: 1700224-1700224

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Dependence of pulse-width and pulse-number on LIPSS formation by ultra-short pulse laser irradiation2019

    • 著者名/発表者名
      Reina Miyagawa, S. Yoshikawa, H. H. Lim, T. Taira, O. Eryu
    • 学会等名
      The 7th Laser Ignition and Giant-microphotonics Conference 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超短パルスレーザー照射によるLIPSS形成のパルス幅依存性2019

    • 著者名/発表者名
      吉川秀亮、宮川鈴衣奈、Hwan Hong Lim、平等拓範、江龍修
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] GaAs基板に形成するLIPSS周期のレーザースキャン速度依存性2019

    • 著者名/発表者名
      松浦英徳、宮川鈴衣奈、江龍修
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 薄膜堆積によるサファイア基板のLIPSS周期制御2019

    • 著者名/発表者名
      後藤兼三、宮川鈴衣奈、江龍修
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] フェムト秒レーザー誘起周期構造形成及びその結晶性評価2018

    • 著者名/発表者名
      宮川鈴衣奈
    • 学会等名
      第90回レーザ加工学会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] サファイアへの薄膜形成によるLIPSSの周期制御2018

    • 著者名/発表者名
      後藤兼三、宮川鈴衣奈、江龍修
    • 学会等名
      第1回結晶工学&ISYSE合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] GaNに形成したレーザー誘起周期構造の形状制御2018

    • 著者名/発表者名
      松浦英徳、宮川鈴衣奈、江龍修
    • 学会等名
      第1回結晶工学&ISYSE合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 短パルスレーザー照射によるナノ周期構造のパルス幅依存性2018

    • 著者名/発表者名
      吉川秀亮、宮川鈴衣奈、Hwan Hong Lim、平等拓範、江龍修
    • 学会等名
      第1回結晶工学&ISYSE合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Formation of femtosecond laser induced periodic nanostructures on GaN2018

    • 著者名/発表者名
      R. Miyagawa, and O. Eryu
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride semiconductors (IWN) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation and narrowing of femtosecond-laser-induced periodic structures2018

    • 著者名/発表者名
      R. Miyagawa, K. Shojiki, Y. Hayashi, H. Miyake and O. Eryu
    • 学会等名
      37th Elec. Mater. Symp.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ワイドギャップ半導体材料へのレーザー誘起ナノ周期構造の形成2018

    • 著者名/発表者名
      宮川鈴衣奈,江龍修
    • 学会等名
      第110回研究会・特別公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] GaN基板に形成したフェムト秒レーザー誘起周期構造の結晶評価2018

    • 著者名/発表者名
      宮川鈴衣奈,江龍修
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Stress evaluation of femtosecond-laser-irradiated GaN2018

    • 著者名/発表者名
      R. Miyagawa, K. Goto, S. Yoshikawa and O. Eryu
    • 学会等名
      European Conference on SiC and related materials (ECSCRM) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GaN へのフェムト秒レーザー誘起周期構造の形成と形状制御2018

    • 著者名/発表者名
      宮川鈴衣奈,後藤兼三,松浦英徳,正直花奈子,林侑介,三宅秀人,江龍修
    • 学会等名
      第10回ナノ構造・エピタキシャル成長講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] サファイア基板へのフェムト秒レーザー誘起周期構造の形成と結晶評価2018

    • 著者名/発表者名
      吉川秀亮,宮川鈴衣奈,江龍修
    • 学会等名
      第10回ナノ構造・エピタキシャル成長講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of impurity diffusion for Si Quantum Dot Multilayers2018

    • 著者名/発表者名
      R. Miyagawa, S. Kato, R. Akaishi, K. Kitazawa, Y. Kurokawa, N. Kishi, T. Soga and O. Eryu
    • 学会等名
      The Scientific International Symposium on SIMS and Related Techniques Based on Ion-Solid Interactions (SISS-20)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GaNへのフェムト秒レーザー照射における応力の評価2018

    • 著者名/発表者名
      後藤 兼三、宮川 鈴衣奈、江龍 修
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] GaNへのフェムト秒レーザー照射における応力;の評価2017

    • 著者名/発表者名
      後藤 兼三、宮川 鈴衣奈、江龍 修
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Characterization of femtosecond-laser-induced periodic structures on SiC substrates2017

    • 著者名/発表者名
      R. Miyagawa and O. Eryu
    • 学会等名
      36th Elec. Mater. Symp.
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fine periodic structures formed by femtosecond-laser irradiation onto sapphire substrate2017

    • 著者名/発表者名
      K. Goto, R. Miyagawa and O. Eryu
    • 学会等名
      36th Elec. Mater. Symp.
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フェムト秒レーザーによるサファイア基板への構造形成2017

    • 著者名/発表者名
      後藤 兼三、宮川 鈴衣奈、江龍 修
    • 学会等名
      先進パワー半導体分科会第4回講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] TEM observation of femtosecond-laser-induced periodic structures on SiC substrates2017

    • 著者名/発表者名
      R. Miyagawa, Y. Ohno, M. Deura, I. Yonenaga, O. Eryu
    • 学会等名
      2017 International Conference on Silicon Carbide and Related Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Femtosecond-laser irradiation onto sapphire substrates in N2 ambient2017

    • 著者名/発表者名
      R. Miyagawa, K. Goto and O. Eryu
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Nitride Semiconductors
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フェムト秒レーザー誘起周期構造の結晶性評価2017

    • 著者名/発表者名
      宮川 鈴衣奈,大野 裕,出浦 桃子,米永 一郎,江龍 修
    • 学会等名
      第9回ナノ構造・エピタキシャル成長講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 窒素雰囲気中でのサファイアへのフェムト秒レーザー照射2017

    • 著者名/発表者名
      後藤 兼三、宮川 鈴衣奈、江龍 修
    • 学会等名
      第2回材料科学フロンティア研究院シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Si基板へのフェムト秒レーザー誘起周期構造形成のフルエンス依存性2017

    • 著者名/発表者名
      川北 真鈴、宮川 鈴衣奈、江龍 修
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 窒素雰囲気中でのサファイア基板へのフェムト秒レーザー照射2017

    • 著者名/発表者名
      後藤 兼三、宮川 鈴衣奈、江龍 修
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://researcher.nitech.ac.jp/html/100000244_ja.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 研究者データベースシステム

    • URL

      http://researcher.nitech.ac.jp/html/100000244_ja.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2020-03-30  

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