分光複屈折近接場光学顕微鏡の開発とナノ・マイクロ機構・材料の応力・配向評価への応用

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12131204
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 梅田 倫弘 東京農工大学, 工学部, 教授 (60111803)
• 研究分担者: 大谷 幸利 東京農工大学, 工学部, 助教授 (10233165)
• キーワード: 複屈折 / 近接場光学 / 顕微鏡 / 光ファイバープローブ / ナノインデント / 応力 / 円偏光

研究概要

本研究では、申請者が世界に先駆けて開発した左右円偏光光源を用いた高速複屈折測定法を近接場光学顕微鏡に応用してナノ・マイクロマシンにおける構成材料や構造体の複屈折を非破壊的にかつ高空間分解能で評価測定できるシステムを開発することを目的とする。具体的には、高速複屈折測定法を照明型近接場光学顕微鏡に適用するために、それに用いる最適な光プローブの開発および分解能を評価するとともに、複屈折分散特性を測定できる分光分析複屈折近接場光学顕微鏡を製作し、様々なナノ・マイクロマシン材料の評価に対応できるシステムを開発する。
今年度においては、開発した波長633nmの複屈折近接場光学顕微鏡の観測性能を評価するため、ナノインデンテーションによる圧痕の応力分布状態を観測した。具体的には、顕微鏡用カバーガラス上にナノインデンテーションテスターにより深さ1ミクロンの圧痕を押しつけ、開発した複屈折近接場光学顕微鏡によりその表面形状および残留複屈折を観測した。その結果、深さ数百nmの痕跡を観測することに成功した。また、複屈折分布状態の観測結果から試料の固有複屈折以外に、応力による誘起された複屈折分布を観測することに成功した。これは、従来の光学顕微鏡による複屈折測定では測定できないもので、世界でもはじめての研究成果と考えられる。この研究成果は、2002年9月に新潟大学で開催された応用物理学会で発表され、講演奨励賞が授与されることになった。

研究成果

• [文献書誌] 大久保進也, 鈴木敬一, 高柳淳夫, 梅田倫弘: "複屈折近接場光学顕微鏡におけるプローブ出射光の自動補償装置の開発"光学. 32,1. 32-38 (2002)
• [文献書誌] S.Ohkubo, S.Yamasaki, A.Takayanagi, Y.Ohtani, N.Umeda: "Shear-force detection by reusable tuning fork without external vibration"Optical Review. (in print). (2003)
• [文献書誌] S.Ohkubo, N.Umeda: "Electromagnetic field analysis for circularly polarized light at the apex of near-field optical probe"Jpn. J. Appl. Phys.. (in print). (2003)
• [文献書誌] Kawata.S, Ohtsu M., Irie M.Ed.: "Nano-Optics"Springer. 321 (2002)