ナノ高強度散乱近接場光プロセスによる表面機能光学素子の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360161
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 小原 實 慶應義塾大学, 理工学部, 名誉教授 (90101998)
• 研究分担者: 斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70261196) ; 津田 裕之 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (90327677) ; 寺川 光洋 慶應義塾大学, 理工学部, 専任講師 (60580090)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: ナノプロセシング / ミー散乱 / 表面プラズモニック散乱 / 散乱近接場・遠方場 / フェムト秒レーザー / 表面周期構造 / FDTD法

研究概要

微小構造からの散乱近接場光は局在し、フェムト秒レーザー励起光強度より増強近接場強度となり、ナノプロセシングが可能となる。本研究は、照射方式、散乱体構造・サイズ、プロセス基板の種類から、近接場特性とアブレーション特性を明らかにした。プラズモニック散乱とMie散乱近接場の特徴を明確にした。散乱増強近接場光とともに、散乱遠方場光を使った表面微細周期構造の作製とその作製メカニズムを解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Electron excitation effect on scattering near-field and far-field ablation material processing by femtosecond laser irradiation (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Enami, G. Obara, M. Terakawa, M. Obara
  • 雑誌名: Applied Physics A 巻: 114 ページ: 253-259
  • DOI: 10.1007/s00339-013-8096-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of high spatial frequency periodic ripple structures on SiC crystal surfaces irradiated with successive femtosecond laser pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: G. Obara, H. Shimizu, T. Enami, E. Mazur, M. Terakawa, M. Obara
  • 雑誌名: Optics Express 21 ページ: 26323-26334
  • DOI: 10.1364/OE.21.026323
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of femtosecond laserinduced surface ripples on lithium niobate crystal surfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, G. Obara, M. Terakawa, M. Obara
  • 雑誌名: Applied Physics Express 6 ページ: 112701/1-3
  • DOI: 10.7567/APEX.6.112701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasmonic nanometric optical tweezers in an asymmetric space of gold nanostructured substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Hirano, H. Shimizu, T. Enami, M. Terakawa, M. Obara, N. N. Nedyalkov, P. A. Atanasov
  • 雑誌名: Journal of Nanotechnology in Diagnosis and Treatment 巻: 1 ページ: 2-10
  • DOI: 10.12974/2311-8792.2013.01.01.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tuning the optical properties of gold nanostructures fabricated on flexible substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Nikova, N. Nedyalkova, P.A. Atanasova, M. Terakawa, H. Shimizu, and M. Obara
  • 雑誌名: Applied Surface Sciences 巻: 264 ページ: 779-782
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2012.10.125
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocatalytic nano-optical trapping using TiO2 nanosphere pairs mediated with Mie scattered near-field (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Honda, M. Terakawa, M. Obara
  • 雑誌名: Applied Physics B 巻: 111 ページ: 117-126
  • DOI: 10.1007/s00340-012-5314-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser annealing of bimetal thin films : A route of fabrication of composite nanostructures (2012)
  • 著者名/発表者名: N.N. Nedyalkov, R. Nikov, A.Og. Dikovska, P.A. Atanasov, G. Obara, and M. Obara
  • 雑誌名: Applied Surface Sciences 巻: 258 ページ: 9162- 9166
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2011.12.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced localized near field and scattered far field for surface nanophotonics Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Terakawa, S. Takeda, Y. Tanaka, G. Obara, T. Miyanishi, T. Sakai, T. Sumiyoshi, H. Sekita, M. Hasegawa, P. Viktorovitch, M. Obara
  • 雑誌名: Progress in Quantum Electronics 巻: 36 ページ: 194-271
  • DOI: 10.1016/j.pquantelec.2012.03.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] High intensity near-field generation for silicon nanoparticle arrays with oblique irradiation for large-area high throughput nanopatterning (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Miyanishi, M. Terakawa, M. Obara
  • 雑誌名: Applied Physics B 巻: 107 ページ: 323-332
  • DOI: 10.1007/s00340-012-4995-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasmonic and Mie scattering control of far-field interference for regular ripple formation on various material substrates (2011)
  • 著者名/発表者名: G. Obara, N. Maeda, T. Miyanishi, M. Terakawa, N. N. Nedyalkov, M. Obara
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 19 ページ: 19093-19103
  • DOI: 10.1364/OE.19.019093
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2011)
  • 著者名/発表者名: G. Obara, Y. Tanaka, N. N. Nedyalkov, M. Terakawa, M. Obara
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 99 ページ: 061106/1-3
  • DOI: 10.1063/1.3624925
  • 査読あり
• [学会発表] Spot size dependence of LIPSS formation threshold using femtosecond laser (2014)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 清水九史
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2014
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2014-02-04
• [学会発表] Growth evolution of high spatial frequency LIPSS on SiC crystal surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 小原豪
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2014
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2014-02-03
• [学会発表] レーザー誘起表面微細周期構造生成閾値のスポットサイズ依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 清水九史
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第34回年次大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場, 北九州市
  • 年月日: 2014-01-22
• [学会発表] Plasmonic scattering of near-field and far-field by femtosecond laser irradiation (2013)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 江並平
  • 学会等名: 12th International Conference on Laser Ablation (COLA)
  • 発表場所: Ischia, Italy
  • 年月日: 2013-10-07
• [学会発表] Control of localized near field and long-range plasmon polaritons for nanophotonics (2013)
  • 著者名/発表者名: 発 表者, 寺川光洋
  • 学会等名: Fundamentals of Laser Assisted Micro- & Nanotechnologies 2013 (FLAMN-13)
  • 発表場所: St. Petersburg, Russia
  • 年月日: 2013-06-25
  • 招待講演
• [学会発表] Periodic surface nanopatterning controlled with preformed scattering structures excited by femtosecond laser irradiation (2013)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 小原豪
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2013
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2013-02-04
• [学会発表] Direct observation of early stages of surface ripples formation on LiNbO3 substrate (2013)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 清水久史
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2013
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2013-02-03
• [学会発表] Nanotemplateassisted fabrication of nanoneedle/ nanoprotrusion array and nano-periodic surface ripple (2012)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 寺川光洋
  • 学会等名: 31st International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics 2012 (ICALEO 2012)
  • 発表場所: Anaheim, CA, USA
  • 年月日: 2012-09-25
  • 招待講演
• [学会発表] Control of coherent long-range plasmon polaritons excited by a femtosecond laser for nano periodic surface patterning (2012)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 小原豪
  • 学会等名: International Conference on Nanoscience + Technology (ICN+T 2012)
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2012-07-25
• [学会発表] Localized near field and scattered far field for surface photonics (2012)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 寺川光洋
  • 学会等名: 14th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON'12)
  • 発表場所: Coventry, UK
  • 年月日: 2012-07-03
  • 招待講演
• [学会発表] Nonlinear optical effect of nano periodic surface patterning using coherent long-range surface plasmon polaritons excited by femtosecond laser (2012)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 小原豪
  • 学会等名: The 8th Asia Pacific Laser Symposium (APLS 2012)
  • 発表場所: 黄山, 中国
  • 年月日: 2012-05-29
• [学会発表] Enhanced near field properties of gold nanoparticle pairs for size selective trap (2012)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 平野広大
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2012
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2012-01-26
• [学会発表] High aspect ratio of near-field nano-lens for deep nano-crater patterning (2012)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 藤村一郎
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2012
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2012-01-24
• [学会発表] Direct observation of surface plasmon far field for regular surface ripple formation by femtosecond laser irradiation of silicon wafer (2012)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 前田直輝
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2012
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2012-01-24
• [学会発表] Plasmonic control of far-field interference for regular ripple formation on various material substrates irradiated by femtosecond laser (2012)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 小原豪
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2012
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2012-01-24
• [学会発表] Templateassisted metal nanoneedle/nanoprotrusion array fabrication at a sub-diffractionlimited scale (2012)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 田中悠人
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2012
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2012-01-23
• [学会発表] Plasmonic and nanoplasmonic resonance scattered nearfield nanoprocessing (2011)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 田中悠人
  • 学会等名: 11th International Conference on Laser Ablation (COLA2011)
  • 発表場所: Playa Del Carmen, Mexico
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] Uniform nanohole patterning by high intensity near field ablation with nanoparticle arrays obliquely irradiated with femtosecond laser (2011)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 宮西智也
  • 学会等名: 11th International Conference on Laser Ablation (COLA2011)
  • 発表場所: Playa Del Carmen, Mexico
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] 1D and 2D arrays formation on the silicon surface by controlling coherent surface plasmon polaritons far-field excited by a femtosecond laser (2011)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 小原豪
  • 学会等名: 11th International Conference on Laser Ablation (COLA2011)
  • 発表場所: Playa Del Carmen, Mexico
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] Far-field and near-field surface ablation patterning with coherent plasmon polaritons excited by a femtosecond laser (2011)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 小原實
  • 学会等名: 11th International Conference on Laser Ablation (COLA2011)
  • 発表場所: Playa Del Carmen, Mexico
  • 年月日: 2011-11-15
  • 招待講演
• [学会発表] Scattered near-field nanopatterning (2011)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 田中悠人
  • 学会等名: European Materials Research Society 2011 Spring Meeting (E-MRS)
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 2011-05-12
• [学会発表] Periodic ripple formation on the silicon surface by controlling surface plasmon polariton excited by a femtosecond laser (2011)
  • 著者名/発表者名: 発表者, 小原豪
  • 学会等名: European Materials Research Society 2011 Spring Meeting (E-MRS)
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 2011-05-12
• [図書] Ultrafast Laser Processing: From Micro- to Nano-scale, Chapter 7: Nanoablation using nanosphere and nanotip (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Terakawa, M. Obara
  • 総ページ数: 27
  • 出版者: Pan Stanford Publishing Pte Ltd