高強度パルスレーザーによる新規材料プロセシング創生とその理論的解析

高强度脉冲激光加工新材料的创制及其理论分析

• 批准号: 05F05334
• 负责人: 小原 實
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05F05334/
• 关键词: フェムト秒レーザー; FDTD; 表面プラズモンポラリトン; サブ波長加工(; ミー散乱; 近接場加工; サブ波長加工; フェムト秒レーザープロセシング; void作製; 透明材料プロセシング; フォトニック結晶; 直角曲げ導波路

金微粒子をシリコン基板にスピンコートし共鳴波長のレーザーを照射すると、シリコン上に増強局在場が生じる。入射レーザー強度がシリコンのアブレーションしきい値以下でも、金粒子直下では、ナノスケールのアブレーション加工ができる。この近接場が周囲の誘電率、鏡像電荷、分極率などのパラメータの影響を受け、近接場分布ならびに増強度が変化することを理論的・実験的に解明し、ナノアブレーションプロセシングを実現することが希求されている。基板材料として、半導体のシリコン、誘電体として溶融石英、金属として金を選択し、誘導近接場の特性を、マクスウェルの方程式をFDTD法(Finite Difference Time Domain Method)で解き、詳細に解析した。さらに入射レーザーの偏光特性が、局所電場の分布に与える効果も明らかにした。さらに、実験でもこの解析結果が正しいことを実証した。実験ではシリコン基板に、種々の直径の金微粒子をスピンコートし、800nmのフェムト秒レーザー並びに400nmの第2高調波を照射し、異種基板、粒子径、波長、偏光、照射強度のナノホール作製に対する効果を実験的に明らかにした。さらに、金属粒子の2次元配列のプラズモンポラリトン波の結合についても理論的解析・実験的検証をおこない、新規な成果を得た。以上の成果は引用頻度の高い国際的な論文誌に論文として発表し好評を得た。

Gold particles are emitted from the substrate at the resonance wavelength, and then emitted from the substrate at the enhancement wavelength. The intensity of the incident light is different from that of the incident light, and the gold particles are directly under the incident light, and the incident light is different from the incident light. The near contact field is affected by the inductance, image charge, polarization ratio, distribution and intensity of the near contact field, and the theoretical and practical solutions are discussed. substrate material, semiconductor, fused quartz, metal, metal, induced near field characteristics, FDTD method, detailed analysis The polarization characteristics of the incident light and the distribution of the local electric field are different from those of the incident light. The result of the analysis is correct. In this case, the effect of different substrate, particle diameter, wavelength, polarization, and irradiation intensity on the gold particle size of 800nm and the second high wavelength of 400nm is discussed. In addition, the theoretical analysis, practical demonstration and new results of the two-dimensional arrangement of metal particles are obtained. The above results are highly cited in international journals and received high praise.

项目成果

Surface modification by localized surface plasmon polaritons excited by femtosecond laser pulse

飞秒激光脉冲激发的局域表面等离子体激元的表面改性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Chinese Optics Letters 5
• 作者: N. N. Nedyalkov;T. Sakai;P. A. Atanasov;M. Obara
• 通讯作者: M. Obara

Friction characteristics of submicrometer-structured surfaces fabricated by particle-assisted near-field enhancement with femtosecond laser

飞秒激光粒子辅助近场增强制备亚微米结构表面的摩擦特性

• 发表时间: 2007
• 期刊: J. Physics: D Applied Physics 40
• 作者: T. Sakai;N. Nedyalkov M. Obara
• 通讯作者: N. Nedyalkov M. Obara

Enhanced near field mediated nanohole fabrication on silicon substrate by femtosecond laser pulse

• DOI: 10.1016/j.apsusc.2007.01.025
• 发表时间: 2007-05-30
• 期刊: APPLIED SURFACE SCIENCE
• 影响因子: 6.7
• 作者: Nedyalkov, Nikolay N.;Miyanishi, Tomoya;Obara, Minoru
• 通讯作者: Obara, Minoru

Near-field properties of a gold nanoparticle array on different substrates excited by a femtosecond laser

• DOI: 10.1088/0957-4484/18/30/305703
• 发表时间: 2007-08
• 期刊: Nanotechnology
• 影响因子: 3.5
• 作者: N. Nedyalkov;P. Atanasov;M. Obara

Nanohole processing on silicon substrate by femtosecond laser pulse with localized surface plasmon polariton

• DOI: 10.1016/j.apsusc.2007.02.108
• 发表时间: 2007-07-31
• 期刊: APPLIED SURFACE SCIENCE
• 影响因子: 6.7
• 作者: Atanasov, Petar A.;Takada, Hiroto;Obara, Minoru
• 通讯作者: Obara, Minoru