| 研究概要 |
本研究の目的は,伝搬光による初めてのナノ物質制御技術の基盤を確立することである。当該年度には,硬質薄膜表面におけるナノ構造生成が,局所的な電磁相互作用,特に局在プラズモン・ポラリトンの励起に起因することを検証すると共に,同ナノ構造生成手法を物性の異なる物質に適用できるようにモデル化するため,以下の研究を進めた。
1)薄膜表面上での周期的ナノ構造生成のダイナミクスを光サイクル応答特性の視点から解明するため,パルス幅8fsのTi:sapphireレーザーを導入し,高強度なサイクルパルスを発生できる励起用fsパルスレーザーの開発を進めた。
2)電子ビーム露光とリフトオフ・プロセスによってnmレベルの線状パターンを持つSi基板を製作し,基板上に成長させたDLC薄膜について,低フルーエンスでのfsレーザーパルス照射実験を行った。同実験によって表面のナノ構造生成過程のモデルを検証した。特に,局在プラズモン・ポラリトンが励起されることによってナノ領域で周期的な構造が生成される過程を解明した。この結果に基づいて定量的なモデルの構築を進めている。
3)上記過程をさらに検証するため,直線偏光,及び円偏光fsパルスを用いて,表面の凹凸が著しく小さい(<〜1nm)DLC薄膜についてナノ構造の初期成長過程を実験的に調べた。その結果,DLCからGCへの構造転位よって曲率を持った微細な凹凸が生じた後に,偏光に依存する周期的ナノ構造が形成されることが明らかになった。
4)Siの平滑面とナノパターンを有する基板上に成長したTiN薄膜についても同様の実験を行った。導電性を有するTiN膜では,DLC膜と明らかに異なるナノ構造生成過程を観測したが,提案モデルで理解できることを確認した。また,金属(Pt)膜についてプラズモン・ポラリトンを励起できないことを検証し,金属表面についてナノ構造を生成・制御する手法の検討を進めた。
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