| 研究課題/領域番号 |
15K05993
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
沈 用球 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20336803)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 光誘起変形 / 多元化合物半導体 / 偏光計測 / ミュラー行列 / エリプソメトリ |
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| 研究実績の概要 |
3元タリウム化合物で発見された「局所的巨大光誘起変形現象」について，光照射による光学特性の変化を明らかにし，光制御の光学素子への応用を目指すとともに，光学測定による内部歪の分布を明らかにすることで，本現象の要因解明を目的として研究を遂行した。
研究計画として，平成28年度は，特に光誘起変形現象の原因解明と光学応用へ向けた基礎物性測定として，光照射による光学定数の変化を明らかにすることを目標とした。
前年度に構築したミュラー行列測定系を進化させ，当初の目的であった光学定数変化の2次元イメージング計測が可能なイメージングミュラー行列測定系（IMM）を完成させた。そして，IMMを用いてタリウム化合物への光照射時の光学定数変化のイメージング計測を行った。特に，タリウム化合物の1種であるTlInS2に対して，へき開面である（００１）面を測定面とし，光照射による（００１）面内の複屈折率の変化および進相軸方位変化の空間分布を測定することに成功した。これらの結果から，光誘起変形により生じる屈折率変化および弾性歪の分布を明らかにすることができた。これらの結果は，次のステップである，光学素子への応用に向けた基礎特性となり，今後，光による制御が可能な光学素子の具体的な提案・試作を行うことができるようになった。また，試料内に生じる弾性歪の分布は，光誘起変形現象の起源に関する考察の重要なファクターであり，本結果と有限要素法によるシミュレーション計算結果から，本現象が光熱変換による熱発生を起源としており，光もしくは熱により，熱膨張係数が異常な値を示すことが主たる要因であると推測できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成28年度の研究計画で中心となる課題として，「光誘起変形が光学特性に与える影響評価」を掲げていた。期間中，イメージングミュラー行列測定系（IMM）を完成させ，予定通り，3元タリウム化合物の光照射による光学定数の変化およびその空間分布を測定することができた。また，これらの結果と有限要素法によるシミュレーション計算結果との比較から，光誘起変形で生じた弾性応力分布，歪分布を明らかにし，本現象の起源解明に向けた結果が得られている。また，3元タリウム化合物の光学定数の温度特性などの基礎物性特性や光誘起変形現象を応用に用いる際の重要な要素となる光に対する変形の応答速度に関する研究も継続して進めている。
このように，当初予定していた研究課題について取り組み，結果も得られていることから，研究は全般的に順調に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
構築したイメージングミュラー行列測定系が十分な性能を持つことがわかったため，光駆動光学素子や光駆動アクチュエーターへの応用に向けた研究を優先して進める。
これまで得られた，光照射による光学定数変化やその分布に関する情報を基に，本現象を利用した新しい光制御の光学素子を提案し，その性能評価および応用への可能性を示す研究に注力する。さらに，光学素子だけでなく，光駆動アクチュエーターや光制御の弾性波発生源としての研究も進めていく。
一方，3元タリウム化合物における光誘起変形現象の要因を解明し，他の材料系での本現象発現のための材料設計・探索の指針を示すことで，本研究対象を新しい光―弾性エネルギー変換機構として物性物理分野の発展への寄与を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初，イメージングミュラー行列測定系に高性能CCDカメラを導入し，さらなる高性能化を図る予定であったが，既に構築して測定系で，十分な性能を持つことが判明したため，高性能CCDカメラ購入費用が，繰越金として発生した。
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| 次年度使用額の使用計画 |
繰越金により，光駆動光学素子や光駆動アクチュエーターへの応用に向けた研究を深化させる。具体的には光駆動の光学素子としての評価を行うための光源および温度制御器を追加導入し，また，光駆動アクチュエーターとしての性能評価のための測定系構築や試料加工費を計上する。そして，得られた成果発表用の旅費，論文投稿費に助成金を充てる。
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