2017 Fiscal Year Research-status Report
レーザー光電界加工による金属表面機能性付与の安定制御
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16K06745
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
橋田 昌樹 京都大学, 化学研究所, 准教授 (50291034)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | レーザー光電界加工 / 微細構造形成 / 機能性付与加工 / 金属・半導体材料 / 安定制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、赤外短パルスレーザーの光電界加工により固体表面に自己形成する微細な構造体の「サイズ」とその「結晶」を同時に制御し、新しい機能性付与金属表面加工の基盤を確立することを目的としている。特に、新しい結晶（非晶質）を付与した微細構造体を作成し、従来法において非晶質が実現されなかった銅、金、銀、白金といった実用上最も重要な金属に対して、材料種と短パルスレーザーの照射条件に関する基礎データから短パルスレーザーによる自己形成微細構造体のサイズとその結晶の関係を明らかにするとともに微細構造体形成機構の解明を試み安定した非晶質金属微細構造体作成のための加工技術を構築する事にある。この目的を達成するため2年目は、１）非晶質化した金属微細構造体の組成分析、２）赤外短パルスレーザー光電界加工により金属表面から放出する荷電粒子のエネルギー評価に取り組み、非晶質化している表層には金属の他に水素イオンが注入されている可能性があることを考察した。また放出される金属イオンのエネルギーは、測定装置が実験室内から一時的に退去する必要が生じ測定できなかったが表面構造とレーザーとの相互作用についてシミュレーションすることで考察した。計算により得られたイオンエネルギーから、予想される表面の非晶質化層の厚みを考察した。原子数層の極表層が非晶質化している可能性が高い。イオンのエネルギーを議論する上で重要なアブレーション閾値フルーエンスについて我々の成果に加え、これまで報告されている金属について編纂した。アブレーション閾値フルーエンスは金属の仕事関数に関係があることを明らかにしイオン放出を考察する上で重要なデータベースが構築できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度予定していた２課題のうち１課題については実験装置の一時的な移動により実験は実施できなかったが表面の微細構造の形からシミュレーションを実施することで考察した。特にレーザー照射により金属表面から放出されるイオンエネルギーは本研究で目的としている「かたち」と「機能」との関係を明らかにするうえで重要な要素の一つであるが、微細構造物の平均的な形から放出イオンエネルギーを計算により予想し非晶質化への寄与を考察した。これらの成果より研究はおおむね順調に進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は、表面機能性付与加工による微細構造形成について提案した物理機構の妥当性を検証し、種々の材料に対して安定形成を実現するため以下の課題を実施する予定である。③非晶質金属微細構造体作成の基盤構築、④機能性付与加工金属の新しい機能探索、これらの成果から種々の材料に対して表面機能付与加工の基盤を構築する予定である。
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