2013 Fiscal Year Annual Research Report
超短パルスレーザー励起ナノ構造生成のアト秒ダイナミクスとその応用
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23360034
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
宮崎 健創 京都大学, エネルギー理工学研究所, 研究員 (50293957)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮地 悟代 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30378905)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | フェムト秒レーザー / アブレーション / ナノ周期構造 / 表面プラズモン・ポラリトン / 近接場 / アト秒 / レーザープロセッシング / ナノ格子 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は，超短パルスレーザー照射による固体表面での表面プラズモン・ポラリトン(SPP)の成長と緩和過程をアト秒時間分解能で追跡・解明し，固体表面でのナノ周期構造形成に関する物理モデルを構築することによって，世界初のレーザーナノプロセッシング法の基礎を開拓することである。Ｈ25年度には，従来のポンプ・プローブ法による測定を基に，ナノ周期構造形成・制御に関する以下の研究を行った。
[1] 誘電体や半導体と光学特性・物性が大きく異なる金属 (SUS, Ti) をターゲットとして，ナノ周期構造成長過程の解明とその制御によるナノ格子創製の研究を行った。金属においても，レーザー波長以下の微細なナノ周期構造は，SPPの周期近接場によって形成されること検証すると共に，SPPとの競合過程を抑制するため，干渉ビームを用いる新しいナノ格子形成手法を開発した。
[2] 前年度までに開発した2ステップアブレーション法を基に，ナノ構造形成過程を検証すると共に，周期間隔d の100 nm以下への微細化を実現するため，Ti:sapphireレーザーの第3高調波(λ ~ 267 nm)を用いてGaN表面でのナノ格子形成の実験を行った。この励起レーザー波長の短波長化によって，λ ~ 800 nmでd = 180 - 230 nmであった間隔をd = 50 - 60 nmへ微細化できた。独自モデルによる理論計算の結果，SPP定在波モードの近接場周期とdは大変良く一致し，物理過程を解明することに成功した。
[3] 搬送波包絡線位相(CEP)を安定化した5 fsレーザーパルス(1 kHz)を用いてアト秒パルス発生の実験を行い，CEPに依存するアト秒パルス発生の特性と物理過程を明らかにした。
以上により，ナノ周期構造形成過程の解明・制御，独自モデルの構築・検証，それらを基にしたナノ格子形成・制御手法の開発を実現し，レーザーによる世界初のナノプロセッシング手法の基礎を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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