超臨界流体中でのレーザー照射を利用した薄膜形成

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超臨界二酸化炭素中でのパルスレーザー照射によるアブレーションおよびそれによる微粒子・薄膜の形成を検討した。金および銀プレートをターゲットとしてレーザー(Nd : YAG Laser 10Hz 532nm)照射し、二酸化炭素の密度とレーザー照射時間の金属プレートへの影響ならびに生成された金属ナノ粒子への影響を検討した。ナノ粒子を集積するためのコレクターとして、シリコンウェーハを用いた。走査型電子顕微鏡ならびにレーザー顕微鏡によりターゲットプレートおよび、コレクター上の粒子を観察した。金属プレートに生成したクレーターは高圧ほど深くなり、8-10MPaにその最大値が観察された。これは臨界点近傍であり、二酸化炭素の熱容量が最大となるあたりに相当する。流体の臨界点近傍での急激な熱物性変化によりレーザーアブレーションの現象が影響され、生成するクレーターの深さが圧力により変化することが分かった。また、生成した微粒子は条件により異なり50nm以下のナノ粒子からサブミクロン粒子であることが確認できた。単一球状ものから数珠状に連なったもの、また、粒子の周りに小さい粒子が凝集した形状のものなどが実験条件に依存して得られることがわかった。