Development of Vacuum Ultraviolet Coherent Light Source Technology Using Dielectric Nanomembrane Artificial Nanotructures

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波長200nm以下の光である真空紫外コヒーレント光を用いた分光法は、固体中の電子のバンド構造の直接観測や、生体分子の構造計測など物理、化学、生命科学の広い分野で重要な応用を有している。しかしながら、真空紫外コヒーレント光の発生には現状、高度なレーザー技術が必要であり、これが専門家以外の利用を困難とする一因となっている。本研究では、代表者が近年発見した誘電体ナノメンブレン人工構造における真空紫外光への波長変換の現象を、新たな真空紫外光源技術として確立することを目的とする。すなわち、新材料・最適構造の誘電体ナノメンブレン人工構造を設計・作製する手法を明らかにし、分光用光源として使用可能な強度、波長、偏光での真空紫外コヒーレント光発生を実現する。さらにそれを用いて、真空紫外領域での波長可変ポンププローブ分光および円二色性分光への応用が可能であることを実証する。本年度は、高温アニール法及びMEMS作製プロセスを活用して、SiO2ナノメンブレンに対して周期的なナノ開口を形成し、フラットなSiO2フォトニック結晶ナノメンブレンを作製する技術の開発を進め、電子線リソグラフィー及びドライエッチングを用いた、SiO2薄膜への構造作製及びメンブレン化のプロセス条件を確立した。この手法を用いて、真空紫外円偏光発生用のSiO2フォトニック結晶ナノメンブレンを作製し、透過測定において共鳴ディップを観測することに成功した。また、真空紫外直線偏光THGの短波長化を目指したフッ化物薄膜ナノメンブレンの開発を進め、作製が可能となるプロセス手法を明らかにした。また、誘電体メンブレンから発生される真空紫外光を用いた円偏光観測システムの構築を進めた。