薄膜の熱物性評価のための新規な熱波顕微鏡システムの開発

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本研究では,申請者がこれまでに開発してきた光音響顕微鏡システムに表面プラズモンによって励起する熱波を組み合わせた光音響顕微鏡システムの改良型ともいえる新規な熱波顕微鏡システムを開発することを目的とする。表面プラズモンの励起には取り扱いが簡単であるKretschmann法を用い,プリズムに銀を真空蒸着し,全反射減衰法(ATR法)を用いて実験を行った。厚み50.2nmの銀薄膜の表面プラズモンが43.6度で最大に励起することを実験および理論的に明らかにした。表面プラズモン励起によって生じた熱源を光音響信号の生成に使うためにレーザ光をメカニカルチョッパーで強度変調し,プリズムに取り付けられる特殊な光音響セルを作成し,高感度マイクロホンで光音響信号を測定した。その結果,従来の方法に比べて光音響信号振幅を最大20倍程度増強にできることを明らかにした。この結果より,表面プラズモンによって銀薄膜内に強力な熱源を形成できたものと思われる。さらに,光音響セルを使わない新たなセンサーが必要であることから,マイクロホンに変わるセンサー開発の前段階としてポジションセンサーによるレーザ光の変位を測定する光熱偏向法に関する実験を行った。プラズモンを利用した偏向角の検出方法についても実験的に検討し,偏向角の測定方法が確立できた。しかし,熱物性測定にまでは至らなかった。