直線偏光Nd:YAGレーザーによる微細金属ドットの2次元規則配列加工に関する研究

コヒーレントな直線偏光Nd: YAGパルスレーザーを試料に照射することにより溶融金属内に自発的に発生するレーザー誘導周期的エネルギー密度分布を利用し、位置と大きさを制御した規則性配列微細金属ドットの形成に取り組んだ。直線偏光Nd: YAGパルスレーザーをSi酸化膜上に堆積したニッケル薄膜に照射するだけで、位置と大きさを制御した規則性配列微細ニッケルドットを形成することに成功した。Si(111)基板上に熱酸化により膜厚50nmのSi酸化膜を形成し、その上に膜厚20nmのニッケル薄膜を電子線蒸着装置により堆積した。その後、直線偏光Nd: YAGレーザー(532nm、10Hz、パルス数:100)照射によりニッケル薄膜を溶融させ、それと同時にレーザー誘導周期的エネルギー密度分布により溶融ニッケル内に周期的な温度分布を形成し、線状に凝集させ、ニッケル細線を形成した。さらに、ニッケル細線を形成した基板を90°回転させ、同様にレーザー照射を行うことにより、ニッケル細線上に周期的温度分布を発生させ、ニッケルドットを形成することに成功した。得られたニッケルドットは、レーザーの波長と同周期で格子状に規則配列し、その直径は350nmであった。本手法を用いることにより、リソグラフィー技術や、付加的な光学装置を用いることなく、規則的に配列した微細ニッケルドットを形成することができた。また、材料の光吸収を考慮した上で、照射するレーザーの波長を変えることにより、形成周期を制御できると考えられる。さらに、本手法は、原理的に、金属だけでなく、半導体や有機物等にも応用可能であり、今後、他の材料への応用が期待される。

コヒーレントな直線偏光Nd: YAGパルスレーザーを試料に照射することにより溶融金属内に自発的に発生するレーザー誘導周期的エネルギー密度分布を利用し、位置と大きさを制御した規則性配列微細金属ドットの形成に取り組んだ。直線偏光Nd: YAGパルスレーザーをSi酸化膜上に堆積したニッケル薄膜に照射するだけで、位置と大きさを制御した規則性配列微細ニッケルドットを形成することに成功した。Si(111)基板上に熱酸化により膜厚50nmのSi酸化膜を形成し、その上に膜厚20nmのニッケル薄膜を電子線蒸着装置により堆積した。その後、直線偏光Nd: YAGレーザー(532nm、10Hz、パルス数:100)照射によりニッケル薄膜を溶融させ、それと同時にレーザー誘導周期的エネルギー密度分布により溶融ニッケル内に周期的な温度分布を形成し、線状に凝集させ、ニッケル細線を形成した。さらに、ニッケル細線を形成した基板を90°回転させ、同様にレーザー照射を行うことにより、ニッケル細線上に周期的温度分布を発生させ、ニッケルドットを形成することに成功した。得られたニッケルドットは、レーザーの波長と同周期で格子状に規則配列し、その直径は350nmであった。本手法を用いることにより、リソグラフィー技術や、付加的な光学装置を用いることなく、規則的に配列した微細ニッケルドットを形成することができた。また、材料の光吸収を考慮した上で、照射するレーザーの波長を変えることにより、形成周期を制御できると考えられる。さらに、本手法は、原理的に、金属だけでなく、半導体や有機物等にも応用可能であり、今後、他の材料への応用が期待される。