干渉フェムト秒レーザー加工を用いたナノバンプ形成による表面ナノ構造修飾技術の開発

利用干涉飞秒激光加工形成纳米凸块来开发表面纳米结构改性技术

• 批准号: 17760049
• 负责人: 中田 芳樹
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Osaka University (2006)Kyushu University (2005)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760049/
• 关键词: フェムト秒レーザー; レーザープロセッシング; 干渉; ナノマテリアル; 周期構造; ナノバンプアレー; ナノホールアレー; 複合周期構造

本研究の目的は、干渉フェムト秒レーザー加工を用いたナノバンブアレー形成の基礎特性を明らかにすることである。研究成果を列挙する。(1)フルエンスに対する特性:厚さ50nmの金薄膜に4光束干渉光をシングルショット照射した場合、74mJ/cm^2から105mJ/cm^2にかけてナノバンプアレーが形成された。最小バンプ径は330nm、最大バンプ高さ及びアスペクト比はそれぞれ455nm、0.45であり、フルエンスによってコントローラブルである。(2)パルス幅に対する特性:87mJ/cm^2の場合、パルス幅350fs以下ではバンプ高さ400nm程度で変化が無く、それより長い場合にサイズが減少し、1.6ps以上ではバンプが形成されなかった。これは励起電子の拡散、非加熱領域への熱伝導、光吸収率変化等によるエネルギーロスが原因である。ロスはフルエンスの増加で補償できるが、極端な条件である190mJ/cm^2、2.4psでは形状が流体的(水滴状)になった。これは薄膜面内の温度が比較的均一に上昇し、バンプ形成メカニズムが流体的になったためである。(3)膜厚に対する特性:10nmでは19mJ/cm^2という低いフルエンスからナノホールアレーが形成された。500nmの厚膜では上記(1)のフルエンス領域ではナノバンプは形成されず、適正範囲が存在することが確認された。(4)ナノバンプ密度:3000万個/cm^2以上の密度を達成した。レーザーの干渉パラメーター(波長、角度)でコントローラブルである。(5)素材に対する特性:Cr等の異素材の場合、ナノバンプは確認されなかった。コーティングによる汎用性向上が有効である。(6)多ショット加工:準周期構造(周期160〜190nm)と精密周期構造(1.2 or 1.7μm周期)からなる複合周期構造が形成された。より高度な表面ナノ修飾法として有望である。

The purpose of this study is to clarify the basic characteristics of the formation of dry film in the process of dry film production. The research results are listed below. (1)Characteristics: 50nm thick gold thin film 4 beam dry light irradiation, 74mJ/cm^2 to 105mJ/cm^2 in the case of light irradiation. The smallest diameter is 330nm, the largest diameter is 0.45 nm, and the largest diameter is 455nm. (2)Characteristics:87mJ/cm^2 or less, up to 400nm or less, up to 1.6 ps or less. The reason for this is the dispersion of excited electrons, thermal conductivity in non-heated areas, and optical absorption changes. For extreme conditions, 190mJ/cm^2, 2.4 ps, fluid shape (droplet shape) The temperature in the film surface increases uniformly, and the temperature in the film surface increases uniformly. (3)Film thickness characteristics:10nm, 19mJ/cm^2, 10 nm, 10 nm, 10 nm 500nm thick film is recorded in the above (1) and the surface area is not formed, and the proper range is confirmed. (4)Density: 30 million/cm^2 or more.レーザーの干渉パラメーター(波长、角度)でコントローラブルである。(5)Material characteristics:Cr, etc., different materials, such as the case, to confirm that The general purpose of the game is to make it work. (6)Multi-periodic processing: quasi-periodic structure (period 160 ~ 190nm) and precision periodic structure (period 1.2 or 1.7μm) are formed. The height of the surface is expected to increase.

项目成果

最新レーザープロセシング基礎と応用

最新激光加工基础知识和应用

• 发表时间: 2007
• 作者: Yoshiki Nakata;Tatsuo Okada;中田芳樹その他(共著)
• 通讯作者: 中田芳樹その他(共著)

Generation of nano-sized textured surface and new nanomaterials by thin film processing using interfering femtosecond laser

使用干涉飞秒激光进行薄膜加工生成纳米尺寸纹理表面和新型纳米材料

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proc. ICCE (CD-ROM)
• 作者: N.Hirota;H.Uetake;T.Takayama;H.Nakamura;M.Kurashige;S.Hara;Y.Saito;Y.Ikezoe;T.Ando;H.Wada;K.Kitazawa;Y.Nakata
• 通讯作者: Y.Nakata

Generation and application of nanomaterials processed by interfering femtosecond laser

干涉飞秒激光加工纳米材料的制备及应用

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.LPM
• 作者: Yoshiki Nakata;Tatsuo Okada
• 通讯作者: Tatsuo Okada