2014 Fiscal Year Research-status Report
超流動ヘリウム中におけるレーザーアブレーションによる半導体の単結晶真球化
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26610086
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
芦田 昌明 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60240818)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
蓑輪 陽介 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (50609691)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | レーザーアブレーション / 超流動ヘリウム / 結晶成長 / 微小光共振器 / レーザー発振 / 真球 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
物質に高強度レーザーを照射して表面を破壊して微小構造物質を作製することができる、レーザーアブレーションという手法を、超流動ヘリウムという特殊な環境下で行うことにより、異方的な結晶構造を有する半導体の真球を作製することを目的として研究を進めた。
これまでは、六方晶のウルツ鉱型をとるため、その異方性を反映して針状結晶などに成長するのが普通であるZnO、CdSeに対して実験を行い、結晶性の高い真球が、粒径が数nmから数μmに渡る非常に広い分布をもって作製できることを見出してきた。この手法の最も大きな特徴は、粒径がμm以上のマイクロ真球を作製できることであり、そうしたサイズの真球は光を閉じ込める共振器として動作し、高効率なレーザー発振を示すなど、微小な光学デバイスとしての応用が期待される。
今年度はさらに対象物質を拡大することを目指し、Si、GaAs、SiC、GaNなどに同一手法を適用し、光学応用が容易なマイクロ真球の探索を、光学顕微鏡を用いて行った。その結果、特にGaAsの真球が数多く作製できることを見出した。しかしながら、他の材料、Si、SiC、GaNにおいても、マイクロ真球と思われる微粒子の存在は確認した。超流動ヘリウム中では、レーザー照射で融解した材料が表面張力で真球状となり、それを気体ヘリウムが取り囲むことで急冷が避けられる一方、周囲の液体ヘリウムからの等方的圧力で真球形状を保ったまま結晶化したものと推定している。この際、物質の違いは、光吸収の特性、融点、熱容量や熱伝導率などの相違に基づくと推測され、物質によってレーザーアブレーションの最適条件、レーザー波長、強度などが異なるものと考えられる。物質毎に異なることが判明した最適条件の決定が今後の課題である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の予定を前倒しし、GaAsにおいても本手法、すなわち、超流動ヘリウム中におけるレーザーアブレーションで、粒径がマイクロメートルサイズの真球を作製できることを見出した。さらに、他の材料、Si、SiC、GaNにおいても、本手法適用の可能性を見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
適用可能な物質が数多いことは明らかとしたが、最適条件はそれぞれ異なることも見出した。このため、物質毎の最適条件を決定することが最も重要な課題である。この課題自体は本研究計画で想定していたことであり、次年度も計画を着実に遂行していく。
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| Causes of Carryover |
研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため、当初の見込額と実際の執行学が異なった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
計画自体に変更はなく、今年度の残額を次年度分と合算して当初の予定通り使用していく。
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