| 研究課題/領域番号 |
17360024
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
応用光学・量子光工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
松田 理 北海道大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30239024)
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| 研究分担者 |
WRIGHT B. Oliver 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90281790)
友田 基信 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30344485)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2007
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| キーワード | ピコ秒レーザー超音波法 / ポンププローブ分光法 / 剪断音響波 / 非破壊検査 / 光弾性効果 / 光散乱 / 異方性 / 液体中の音響波 |
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| 研究概要 |
ピコ秒時間幅の音響波パルスを用いて、物質のナノメートル内部構造やピコ秒時間域の電子と格子のダイナミクスを調べられる。特に、音響波パルス生成・検出に超短光パルスを用いるピコ秒レーザー音響法と呼ばれる方法は、多層薄膜構造の各層膜厚と弾性定数の測定や、物質中の超高速光励起キャリアダイナミクスの研究に活用されている。従来この方法では、試料の対称性による制約のために主として縦波音響波のみが用いられてきたが、縦波音響波に加えて剪断音響波を用いるならば、より広範な種々の物性が調べられる。このようなピコ秒剪断音響波発生・検出技術を開発し、これを様々な材料・構造評価や物性研究へ応用することを目的に以下の研究を行った。
1.Zn単結晶およびGaAs単結晶の低対称性面上にSiO2薄膜を形成した試料を用いて、斜め入射プローブ光学系を用いたレーザーピコ秒音響波発生・検出の実験を行った。不均一媒質に斜め入射する光の散乱理論を構築し、これを用いた定量的解析により光弾性定数テンソル、超音波減衰定数、電子格子相互作用定数などの様々な物理量を得た。
2.液体中のピコ秒超音波伝播を測定するための手法を開発し、Cr薄膜やGaAs単結晶で発生された数100GHz領域の音響波が水およびグリセロール中を伝播する様子の観測と解析を行った。
3.斜め入射プローブ光学系の応用として、ピコ秒超音波法において表面変位成分に起因する信号のみを抽出する測定法を開発し、その検証実験を行った。
4.異方性を持つ不均一な媒質中における音響波伝播の理論を構築した。
5.ピコ秒超音波法を用いて試料表面をマッピングするための2次元走査技術を開発し、異方性を持つ銅単結晶および人工的に作製した周期構造(フォノニック結晶)表面を伝播する表面波の観測と解析を行った。
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