線型および非線型表面音響波の実時間イメージング

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本研究の目的は、表面弾性波の実時間イメージング法を発展させ、様々な系における表面弾性波の振る舞いを調べることである。測定の原理は以下のとおりである。モードロックTi-サファイアレーザーからの光パルス(ポンプ光と呼ぶ)を顕微鏡対物レンズで集光して試料に照射する。これにより生成された表面弾性波は、その伝播にともない試料表面を変位させる。同じレーザーからの光パルスを遅延させたもの(プローブ光と呼ぶ)と干渉光学系を用いて、試料表面変位を測定する。ポンプ・プローブ光の相対照射位置と遅延時間を走査することにより、表面波伝播の様子を2次元実時間イメージとして取得する。この手法を用いて、平成17年度は前年度に引き続き以下の研究を行った。Si基板上ににSi酸化被膜を形成する。Si酸化被膜に1μm幅のCu細線を周期的に並べて埋め込んだものを試料とする(1次元フォノニック結晶)。この試料に対して表面波イメージング測定を行った。得られた結果を時空間2重フーリエ変換することにより、表面波の分散関係を実験的に得た。分散関係には周期構造に起因する特徴的な構造が見られた。また、シリコン基板上に散乱体として中空の穴を正方格子状に周期に配置した試料上での表面弾性波伝播の実験を行った。弾性表面波の分散関係により、この試料は表面弾性波に対する2次元フォノニック結晶となっていることを確かめた。また、散乱構造として中空の穴の代わりに、他の物質を埋めた試料も作製した。さらに、2次元周期構造の散乱体をある部分だけ取り除いた格子欠陥構造や、散乱体を1列だけ取り除いて、そこの部分だけ表面弾性波が伝播できるようにした導波路構造の試料を作製し、表面弾性波の伝播の実験・解析を行った。