2014 Fiscal Year Annual Research Report
シリカ薄膜創成と超短パルスレーザ照射を複合したガラス表面への微細構造創成法の開発
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25289010
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
厨川 常元 東北大学, 医工学研究科, 教授 (90170092)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
嶋田 慶太 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30633383)
水谷 正義 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50398640)
今野 豊彦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (90260447)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 成膜 / レーザ / 機能性インターフェース / 微細構造 / ガラス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は主として、パーヒドロポリシラザンPHPSの塗布装置の試作を行うとともに、成膜実験を行った。そこにレーザ照射を行い、微細構造創成実験と生成条件に関して検討を行った。また加工現象解明のため電磁界シミュレーションを行い、表面に発生するプラズモンに関しての検討を行った。
(1)機上ガラス薄膜創成実験：昨年度に引き続き、種々のパーヒドロポリシラザンPHPSを用いてガラス表面への成膜実験を行った。塗布法に関しては、バーコート法が他のディップ法、スピンコーター法と比較し、成膜厚さの均一性、成膜面積の大面積化に有利であることからバーコート法に決定した。装置を設計、製作した。またプラズモン生成が容易になることを期待して､金や銀、パラジウム等のナノ粒子を混合、あるいは官能基を付与したPHPSを作製し、微細周期構造ができるかどうかを確認した。その結果、Au添加の場合、加工速度が約3倍に向上していることを確認した。
(2)超短パスルレーザ照射による微細構造生成メカニズムの解明：昨年度検討した3次元電磁界シミュレーション FDTD法(時間領域差分法)による電磁場解析を引き続き行った。その結果、レーザの偏光状態を円偏光にすることにより、微細構造がライン状からドット状に変化し、反射光の入射光依存性の解消に成功した。
(3)加工断面の超高分解能TEM観察：SEM並びに超高分解能TEMにより、ガラス薄膜断面、並びにレーザ照射界面の観察を行った。この観察に関しては，引き続き継続予定である。
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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
大面積塗布法としてバーコート法を選定し、それに基づき装置の設計試作を行った。次年度はこれを用いて、さらに温度や、湿度といった塗布環境を制御しながら、成膜実験を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)ガラス薄膜創成に及ぼす環境の影響：前年度に試作したバーコート装置を用いて、引き続きパーヒドロポリシラザンPHPSの成膜、並びにレーザ照射実験を行う。PHPSの反応は加水分解であるため、温度、湿度に大きな影響を受ける。そこで装置全体を温度、湿度が可変できるチャンバー内に設置し、雰囲気の温度、湿度等を変化させ、シリカガラス薄膜の機械的特性、密着性などを評価する。さらに表面応力ひずみの分布(ムラ)は、光学性能に大きく影響するため、その均一性が求められている。そこで加工前後の表面応力ひずみ分布を、複屈折分布を計測することにより評価する。
(2)超短パスルレーザ照射による微細構造生成メカニズムの解明：前年度に引き続き、レーザの波長、偏光状態が表面プラズモン生成へ与える効果を3次元電磁界シミュレーションにより確認しながら、実験結果と比較し、最適照射条件の選定指針を得る。
(3)加工断面の超高分解能TEM観察：前年度に引き続き、超高分解能TEMにより、ガラス薄膜断面、レーザ照射界面の観察を行う。
(4)反射防止膜の機械的性質並びに光学的性質の評価：反射率0.5%以下の無反射効果を発現する微細構造を作成し、形状、物性，並びに光学特性を評価する。
(5)得られた成果をとりまとめ、その成果を国内外の会議、論文投稿等を通じて公表するとともに、企業への技術移転を行う事により実際の製品応用展、実用化に関して検討する。
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| Causes of Carryover |
雰囲気制御加熱型試験塗布装置の納品が遅延し、年度末になったため、その消耗品分である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験開始とともに早急に対応予定である。
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