| 研究概要 |
本研究の目的は,フェムト秒レーザーによる新しいナノテクノロジー開発を念頭におき,筆者らが発見した薄膜表面におけるナノ構造生成を担っている物理過程を実験的に特定し,構造生成のための相互作用条件を明らかにすること,及びその知見によってナノ構造生成過程のモデル構築を行うことである。
本年度は,DLC薄膜についてナノ構造生成と表面改質の物理過程を解明するため以下の研究を行った。
1)昨年度から開発を進めてきた本研究用のフェムト秒レーザー増幅システムについて,高精度に時問・空間・スペクトル特性を定義・制御できるように高性能化した。
2)反射率測定における信号揺らぎを抑制するため,新たに鏡面研磨のシリコン(Si)基板にDLC膜を蒸着した試料を標的として用いた。アブレーション敷居値近傍でパルス照射を行い,表面形態変化を観測した結果,従来とほぼ同条件でナノ構造を生成できることを確認した。
3)フェムト秒レーザーパルスで時間遅延を設けたポンプ・プローブパルスを生成し,ポンプパルスでDLC表面の照射し,弱いプローブパルスでポンプパルス照射時の表面反射率変化を時間分解測定した。その結果,一定のポンプフルーエンスでパルス数を増加させると,反射率が急激に増大するパルス数の領域が2ヶ所出現すること,及びフルーエンスの増大と共に,反射率増加の領域がパルス数の少ない方へ移行することを発見した。
4)プローブ顕微鏡による形態観測結果との比較から,2番目の反射率の増大がアブレーションによるナノ構造生成に対応していることを見いだした。また,DLC膜表面のラマンスペクトルから,最初の反射率の増大がDLC表面での相変化に伴うことを予想させる結果を得た。
以上,ナノ構造生成と表面改質の物理過程を解明するための実験手法の確立と新たな相互作用現象の発見により,相互作用過程の解明とモデル構築への見通しを得た。
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