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超短パルスレーザーによる金属表面ナノ構造自己形成の機構解明と高効率加工法の開発

利用超短脉冲激光阐明金属表面纳米结构自形成机制并开发高效加工方法

基本信息

批准号：
12J04282
负责人：
清水雅弘
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J04282/
关键词：
フェムト秒レーザー金属アブレーション閾値

项目摘要

前年度までに、4種の金属(Cu, Pt, W, Mo)にアブレーション閾値以下のフルーエンスで超短パルスレーザーを照射した時に形成される表面ナノ構造のSEM観察を終えた。Cu, Mo, W表面にはクラックの発生が確認されたが、Ptにおいてクラックは観察されなかった。本年度は、この結果を踏まえて、Ptとその他の金属の違いを議論するために、金属の光・熱・機械物性の観点から、電磁界分布シミュレーションおよび文献調査により議論した。また、アブレーション閾値以上のレーザー照射を行い、SEM観察を行った。時間領域差分法によるレーザー照射時の電界分布の計算より、金属表面の窪みが起点となってクラック発生し、成長することがわかった。クラックが一定の長さ以上に成長すると、クラック端の電場強度は弱くなり、成長が止まることがわかった。これより、入射パルス数を変化させてもクラックの長さの分布が変化しないことを説明できた。文献調査により、Ptは他の金属と比べて延性・展性に富んでいることがわかり、これが原因でクラックが発生しないことがわかった。以上の結果を前年度の結果と合わせ論文化した。応用物理分野でトップレベルの国際学術誌であるApplied Physics Lettersに掲載された。アブレーション閾値以上における入射パルス数の増加に伴うナノ周期構造の形成過程が明らかになった。表面に窪みを起点に散乱波が生じ、それにより表面プラズモンが励起される。それが入射波と干渉しあってナノ周期構造が形成されることが分かった。

In the previous year, four metals (Cu, Pt, W, Mo) were found to have a surface structure below the threshold value. Cu, Mo, W surface This year, the results of this study were reviewed, and discussions on Pt and other metals, optical, thermal, and mechanical properties of metals, electromagnetic field distributions, and literature surveys were conducted. For example, if you want to use the camera, you can use the camera to scan the camera. Calculation of electric field distribution during irradiation by time-domain difference method, starting point, development and growth of pits on metal surface The electric field strength at the end of the growth is weak, and the growth is stopped. The number of incident particles changes, and the distribution of incident particles changes. Literature investigation, Pt, other metals, ductility, ductility, richness, reasons, development, etc. The results of the previous year were combined with the results of the previous year. International Journal of Applied Physics Letters The number of incident particles increases above the threshold value, and the formation process of periodic structures increases. The surface depression starts with scattered waves, and the surface depression starts with excitation. The incident waves are generated by periodic structures.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

フェムト秒レーザー照射によるガラス内部の局所温度上昇評価と構造変化メカニズムの検討

飞秒激光照射玻璃内部局部温升评估及结构变化机制研究

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
清水雅弘;ほか
通讯作者：
ほか

Metal-like self-organization of periodic nanostructures on silicon and silicon carbide under femtosecond laser pulses

DOI：
10.1063/1.4832829
发表时间：
2013-11
期刊：
Journal of Applied Physics
影响因子：
3.2
作者：
L. Gemini;M. Hashida;M. Shimizu;Y. Miyasaka;S. Inoue;S. Tokita;J. Limpouch;T. Mocek;S. Sakabe
通讯作者：
L. Gemini;M. Hashida;M. Shimizu;Y. Miyasaka;S. Inoue;S. Tokita;J. Limpouch;T. Mocek;S. Sakabe

Unidirectionally oriented nanocracks on metal surfaces irradiated by low-fluence femtosecond laser pulses