| 研究概要 |
本研究の目的は、フェムト秒レーザー誘起ナノショックによって金属状態のシリコン高圧相を誘起・凍結させ、シリコンへのフェムト秒レーザーパルス照射のみによって金属シリコンを創製することである。シリコン金属相は静水圧縮下および衝撃圧縮下では存在するが、大気圧下に合成された例は無い。しかしながら、圧力解放時の冷却速度の極めて速いフェムト秒レーザー誘起ナノショックを用いることによって、シリコン金属相を準安定相として大気圧下に保持することが可能であると推察される。本年度は、高強度フェムト秒レーザーを照射したシリコンの結晶構造を、X線を用いて調べた。ノンドープ単結晶シリコン(純度11N)の(100)面に対して垂直にフェムト秒レーザー(波長800nm、パルス幅130fs、パルスエネルギー7mJ、強度2×1015 W/cm2)を1点あたり1パルス照射し、照射部分の結晶構造をXRDによって解析した。XRD解析はSPring-8のBL13XUにて行った。その結果、レーザー照射部にはシリコンの高圧相であるb-Sn,Imma,sh構造と、圧力解放過程に現れる準安定相であるBC8構造が存在することがわかった。従来の圧縮法ではシリコン高圧相は圧力下では存在するが圧力解放によって低圧相および準安定相に構造変化し、高圧相は残存しなかった。フェムト秒レーザー駆動衝撃波によって、初めてシリコン高圧相を常圧下に取り出すことが出来た。
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