非線形光学酸化物結晶のナノクリスタル化と近接場ナノ光学プローブへの応用

非线性光学氧化物晶体的纳米晶化及其在近场纳米光学探针中的应用

• 批准号: 09241212
• 负责人: 吉本 護
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09241212/
• 关键词: LiNbO_3; 非線型光学特性; レーザーアブレーション; ナノドット; 可視発光; 超平坦サファイア; レーザーMBE成膜

本研究で取り上げたニオブ酸リチウム(LiNbO_3)は、圧電性を利用した表面弾性波素子や光導波路などの光学結晶として重要であるだけでなく、入射光強度に応じて屈折率が変化したり、波長変換を伴う光高調波発生などの優れた非線形光学特性を有しており、将来の光デバイスのキ-マテリアルとして注目されている。本研究では、我々が開発したパルスレーザー蒸着法をベースとする酸化物薄膜原子層制御技術を駆使して、LiNbO_3などの光学結晶におけるナノメーターサイズの微結晶ドット形成過程について原子レベルで検討し、さらに近接場走査光学顕微鏡への応用の観点からナノドット光学結晶の非線形光学特性を調べ、下記のような研究成果を得た。(1)超平坦サファイア基板上へのLiNbO3ナノクリスタルの合成成膜用基板として光透過性、および安定性に優れたサファイア(単結晶アルミナ)基板を用い、熱化学処理を施して分子層ステップ(0.2nm〜10nm)と原子レベルで超平坦なテラス面からなる表面を形成することができた。マルチ分子層ステップを有する超平坦サファイア基板上への堆積により、ステップ端に沿った形でのLiNbO3ナノクリスタルの合成に成功した。(2)LiNbO3ナノクリスタルの光学的特性の評価得られたLiNbO3ナノクリスタル薄膜の光学特性として、室温での可視発光(PL)特性を調べた。励起光源は、He-Cdレーザー(325nm、6.5mW)を用いた。図2に示すように、500nm付近にピークをもつPL発光が観測された。次に、SNOMにより40nmサイズのLiNbO3ナノクリスタルの非線形光学特性を評価したところ、2次の非線形光学効果を観測することができた。

On this research take り で げ た ニ オ ブ acid リ チ ウ ム LiNbO_3 は, 圧 electrical を using し た 弾 sex element child や optical wave road surface な ど の optical crystal と し て important で あ る だ け で な く, incident light intensity に 応 じ て が inflectional rate - the し た り high-profile and wavelength variations in を う light wave 発 raw な ど の optimal れ た nonlinear optical properties を have し て お り In the future, <s:1> light デバ ス ス キ キ- されて テリア と と て て て て て pay attention to されて る る る. This study で は, I 々 が open 発 し た パ ル ス レ ー ザ ー steamed method を ベ ー ス と す る acidification content film atomic layer suppression technology を 駆 make し て, LiNbO_3 な ど の optical crystal に お け る ナ ノ メ ー タ ー サ イ ズ の micro crystal ド ッ ト formation に つ い て atomic レ ベ ル で beg し 検, さ ら に nearly meet walkthrough optical 顕 micromirror へ の 応 with の 観 points Youdaoplaceholder3 らナノドット optical crystals らナノドット nonlinear optical properties を adjust べ, write down the research results of ような を get た. (1) the flat サ フ ァ イ ア substrate へ の LiNbO3 ナ ノ ク リ ス タ ル の composite film substrate と し て light through sex, お よ び stability に optimal れ た サ フ ァ イ ア crystallization (単 ア ル ミ ナ) substrate を with い, thermochemical 処 を shi し て molecular layer ス テ ッ プ (0.2 nm to 10 nm) と atomic レ ベ ル で super flat な テ ラ ス surface か ら The なる surface を forms する とがで とがで た た. マ ル チ molecular layer ス テ ッ プ を have す る super flat サ フ ァ イ ア substrate へ の accumulation に よ り, ス テ ッ プ end に along っ た form で の LiNbO3 ナ ノ ク リ ス タ ル の synthetic に successful し た. (2) LiNbO3 ナ ノ ク リ ス タ ル の optical characteristics の review 価 better ら れ た LiNbO3 ナ ノ ク リ ス タ の ル film optical properties と し て, room temperature で の visual 発 (PL) properties を light tones べ た. Excitation light source レ, He-Cdレ ザ ザ ザ (325nm, 6.5mW)を use レ た. Figure 2に shows すように, and 500nm emits near にピ, <s:1>, <s:1>, を,, すように, PL emission が観 measurement された. に, SNOM に よ り 40 nm サ イ ズ の LiNbO3 ナ ノ ク リ ス タ ル の nonlinear optical properties を review 価 し た と こ ろ once or twice の nonlinear optical unseen fruit を 観 measuring す る こ と が で き た.

项目成果

G.H.Lee: "“Self Assembled Island Formation of LiNbO_3 by Pulsed Laser Deposition on α-Al_2O_3 Substrate"" Appl,Surf.Sci. (印刷中). (1998)

G.H.Lee：“通过脉冲激光沉积在 α-Al_2O_3 基板上自组装岛形成”Appl，Surf.Sci（出版中）。

M.YOSHIMOTO: "Atomk-Scale Analysis of Laser MBE Growth of Oxide Thin Films by in situ RHEED and CAICISS" MRS Proc Symp.II. (印刷中). (1998)

M.YOSHIMOTO：“通过原位 RHEED 和 CAICISS 对氧化物薄膜进行激光 MBE 生长的原子尺度分析”MRS Proc Symp.II（出版中）。

M.YOSHIMOTO: "Two-dimensional Nucleation and Growth in Laser MBE of BaTiO_3 Thin Films" Mat.Sci.Eng B. (印刷中). (1998)

M.YOSHIMOTO：“BaTiO_3 薄膜激光 MBE 中的二维成核和生长”Mat.Sci.Eng B.（出版中）。