A study of thermal damage reduction of laser material removal by combination of femto second laser and electric double layer

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本研究は極めて強い電圧印可条件における超短パルスレーザー照射によるレーザー照射による熱影響を極限まで取り除いた新規物質除去現象を探求することを目的としている。fsレーザーを使用したレーザーアブレーション加工は極めて短いパルス幅による局所的な加熱により長いパルス幅を持つレーザーと比較して高品質な加工痕を得られることが知られているが、近年の二次元物質の加工や構造形成の微細化の要請により、将来的に更なる熱影響の低減の要請が予想される。本目的を達成する具体的方法として、電解液中において電極表面に形成される電気二重層が電極表面に極めて強い電場を発生させることを利用し、その強い電場とフェムト秒レーザーの局所的な加熱を組み合わせることで従来のアブレーションより低い加工閾値を持った加工の可能性を探る。加工閾値を低下させることは熱源となるレーザー照射のエネルギー自体を低下させ、熱影響の低減につながると期待される。本研究計画は2022年度に電解液中におけるレーザー照射を行う実験装置の構築、2022年度-2024年度にかけてAlなどの金属材料、Siなどの半導体材料において電解液中におけるレーザー照射の実験を行い、結果を報告する予定である。2022年度には実験装置の構築とNaCl水溶液系での金属に対するfsレーザー照射実験を行った。現有のフェムト秒レーザー光源と、本助成金により購入したポテンショスタット、光学部品を組み合わせることで電解液中で作用電極に任意の電位を印加しつつフェムト秒レーザー照射が可能な垂直照射型の光学系を構築した。　現在、構築した実験装置を用いて銅、アルミニウムなどの金属サンプルに対して電解液中におけるレーザー照射の実験を進めている。