• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2008 年度 実績報告書

超短パルスレーザーによる表面ナノ構造生成・制御手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 18206010
研究機関京都大学

研究代表者

宮崎 健創  京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (50293957)

研究分担者 宮地 悟代  京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (30378905)
キーワードフェムト秒レーザー / ナノテクノロジー / ナノ構造生成・制御 / 表面プラズモン・ポラリトン / 近接場 / アブレーション / DLC / 硬質薄膜
研究概要

本研究の目的は,代表者らが発見したフェムト秒(fs)レーザーパルスによる固体表面のナノ構造生成現象を解明し,伝搬光による初めてのナノ物質制御の基礎を確立することである。当該年度には,世界に先駆けて構築した近接場(局所場)及びプ表面ラズモン・ポラリトン(SPP)励起によるナノ周期構造生成の物理過程を検証すると共に,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高度化するための研究を行った。
1) ナノ構造生成の超高速ダイナミクスを光サイクルレベルで解明し,表面制御の新手法を開発するため,パルス幅8fsの発振器をベースにした高強度なレーザーの開発を行った。
2) 直線と円偏光fsパルスを用いてナノ周期構造の初期成長過程を調べ,以下の過程を解明した。すなわち,(1)標的の結合構造転移により表面に微細な突起が生成し,その表面で近接場が発生する。(2)入射光電場は近接場によって増強され,nm域でアブレーションが誘起される。(3)生成したナノレベルの凹凸によって入射パルスとSPPとの結合が生じ,周期的な増強電場によるアブレーションが周期構造を形成する。モデルはナノ構造生成の特性を説明すると共に,計算した周期サイズも観測結果と良く一致する。
3) モデルによれば,標的への入射角の変化によってナノ周期構造の表面形状を制御できる。入射角を変化させた実験により,ナノ表面角度を60°まで傾斜制御できることを実証した。
4) ナノ構造生成モデルを物性の異なる半導体に適用するため,Si基板について実験を行った。その結果,ナノ構造生成を担う主要な物理過程は同じであるが,競合過程による制約が加わることを明らかにした。
以上により,世界初のレーザーによるナノ物質制御の基礎を開発した。今後,任意物質に適用できるようモデルと手法を高度化し,具体的な素子・デバイス製作のための手法を開発する。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (9件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Evanscent field at nanocorrugated dielectric surface2009

    • 著者名/発表者名
      S. N. Volkov, A. E. Kaplan, K. Miyazaki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 94

      ページ: 041104/1-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 超短パルスレーザーによる薄膜表面のナノ構造生成2009

    • 著者名/発表者名
      宮崎健創
    • 雑誌名

      「原子構造・クラスタービームテクノロジー」に関する先導的研究開発委員会報告書

      ページ: 27-31

  • [雑誌論文] Nanostructuring with Femtosecond Laser Pulses on Patterned DLC Surface2008

    • 著者名/発表者名
      Godai Miyaji, Kenzo Miyazaki
    • 雑誌名

      Journal of Laser Micro/Nanoengineering 3

      ページ: 84-87

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 配向N_2及びO_2分子からの高次高調波発生の角度依存性2008

    • 著者名/発表者名
      吉井一倫, 宮地悟代, 宮崎健創
    • 雑誌名

      レーザー研究 36

      ページ: 293-297

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Origin of periodicity in nanostructuring on thin film surfaces ablated eith femtosecond laser pulses2008

    • 著者名/発表者名
      Godai Miyaji, kenzo Miyazaki
    • 雑誌名

      Optics Express 16

      ページ: 16265-16271

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Properties of Angle-Dependent High-Order harmonic Generation from Coherently Rotating Molecules2008

    • 著者名/発表者名
      Kazumichi Yoshii, Godai Miyaji, kenzo Miyazaki
    • 雑誌名

      Physical Review Letters. 101

      ページ: 189302/1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Angular Dependence of High-order Harmonic Generation from Nonadiabatically Aligned Molecules2008

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshii, G. Miyaji, K. Miyazaki
    • 雑誌名

      The Review of laser Engineering (Proc. APLS 2007) Suppl.

      ページ: 1012-1015

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanostructuring Process in Femtosecond Laser Ablation of Patterned Thin Film Surfaces2008

    • 著者名/発表者名
      G. Miyaji, K. Miyazaki
    • 雑誌名

      The Review of laser Engineering (Proc. APLS 2007) Suppl.

      ページ: 1210-1213

    • 査読あり
  • [学会発表] Nanostrueture formation processes in femtosecond laser ablation of thin film surfaces2009

    • 著者名/発表者名
      (Invited)Godai Miyaji, Kenzo Miyazaki
    • 学会等名
      SPDE Photonics West, Laser Applications in Microelectronics and optoelectronic Manufacturing XIV
    • 発表場所
      San Joser, USA
    • 年月日
      2009-01-26
  • [学会発表] フェムト秒レーザー誘起ナノ構造生成のメカニズム2009

    • 著者名/発表者名
      (招待講演)宮地悟代, 宮崎健創
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第29回年次大会
    • 発表場所
      徳島大学, 徳島
    • 年月日
      2009-01-12
  • [学会発表] 分子配向度制御による高次高調波発生の特性と物理過程2009

    • 著者名/発表者名
      吉井一倫, 宮地悟代, 宮崎健創
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第29回年次大会
    • 発表場所
      徳島大学, 徳島
    • 年月日
      2009-01-11
  • [学会発表] フェムト秒レーザーアプレーションによるナノ加工技術2008

    • 著者名/発表者名
      宮地悟代, 宮崎健創
    • 学会等名
      グローバルCOE「地球温暖化時代のエネルギー科学拠点産学連携シンポジウム」
    • 発表場所
      京都テルサ, 京都
    • 年月日
      2008-12-19
  • [学会発表] Nanostructuring of thin film surfaces on femtosecond laser ablation2008

    • 著者名/発表者名
      (Invited)Kenzo Miyazaki
    • 学会等名
      Australia Japan Nanophotonics Workshop
    • 発表場所
      ANU, Canberra
    • 年月日
      2008-12-09
  • [学会発表] Surface nanostructure and modified layer formed on hard coatings with femtosecind laser pulses2008

    • 著者名/発表者名
      N. Yasuraaru, K. Miyazaki, J. Kiuchi
    • 学会等名
      17th Int. Federation for Heat Treatment and Surface Eng. Congress 2008 (IFHTSE Congress 2008)
    • 発表場所
      KOBE
    • 年月日
      2008-10-28
  • [学会発表] 高次高調波発生における分子配向度の効果2008

    • 著者名/発表者名
      吉井一倫, 宮地悟代, 宮崎健創
    • 学会等名
      第69回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      中部大学, 春日井市
    • 年月日
      2008-09-04
  • [学会発表] フェムト秒レーザーによる硬質薄膜表面の周期ナノ構造形成の入射角依存性2008

    • 著者名/発表者名
      宮地悟代, 張開鋒, 宮崎健創
    • 学会等名
      第69回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      中部大学, 春日井市
    • 年月日
      2008-09-04
  • [学会発表] 超短パルスレーザーによる薄膜表面のナノ構造生成過程2008

    • 著者名/発表者名
      宮崎健創
    • 学会等名
      日本学術振興会「原子構造体・クラスタービームテクノロジー」に関する先導的研究開発委員会第8回委員会
    • 発表場所
      八重洲ダイビル, 東京
    • 年月日
      2008-08-08
  • [図書] Nanostructuring of thin film surfaces in femtosecond laser ablation, in Nanophotonics and Nanofabrications, ed. by M. Ohtsu, Chap. 10.2009

    • 著者名/発表者名
      Kenzo Miyazaki
    • 総ページ数
      22(193-214)
    • 出版者
      Wiley-VCH Verlag (Weinheim)

URL: 

公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi