強誘電体の結晶構造３次元イメージング法の開発

本研究では，強誘電体の結晶構造と偏光特性の関係を詳細に明らかにすることによって，光学顕微鏡に偏光計を組み込んだ簡便安価なシステムで強誘電体の結晶構造を観察することを目的としている．結晶構造の3次元イメージングを可能とするために開発した全反射型偏光顕微鏡は，プリズム底面で光が全反射したときに生じるエバネッセント光を測定光として利用することで，試料表面の情報を選択的に取得することが可能である．本年度は，この偏光顕微鏡に測定光の強度を試料の変化に同期させて変調させるストロボスコピック法を組み合わせることで，電界印加に伴う強誘電体の高速な構造変化の可視化に取り組んだ．しかし，期待していたほどのSN比が得られず，作製した偏光顕微鏡では強誘電体の高速な構造変化に伴う信号を検出することは難しかった．そこで，これまでの研究成果から比較的強い信号が得られると考えられる屈折率の異方性に焦点を絞り，これを高感度で検出するために偏光の幾何学的位相に着目した．測定光に幾何学的位相という概念を適用することで，微小な屈折率の異方性の変化に対する検出信号の強度変化を非線形に増幅することが可能となった．基礎的な幾何学的位相の測定装置を作製し，偏光計測における検出信号の強度が増幅されることを実証した．数値計算を用いて強誘電体の高速な構造変化を検出するための最適条件を検証し，偏光顕微鏡の再設計を行った．

本研究では，強誘電体の結晶構造と偏光特性の関係を詳細に明らかにすることによって，光学顕微鏡に偏光計を組み込んだ簡便安価なシステムで強誘電体の結晶構造を観察することを目的としている．結晶構造の3次元イメージングを可能とするために開発した全反射型偏光顕微鏡は，プリズム底面で光が全反射したときに生じるエバネッセント光を測定光として利用することで，試料表面の情報を選択的に取得することが可能である．本年度は，この偏光顕微鏡に測定光の強度を試料の変化に同期させて変調させるストロボスコピック法を組み合わせることで，電界印加に伴う強誘電体の高速な構造変化の可視化に取り組んだ．しかし，期待していたほどのSN比が得られず，作製した偏光顕微鏡では強誘電体の高速な構造変化に伴う信号を検出することは難しかった．そこで，これまでの研究成果から比較的強い信号が得られると考えられる屈折率の異方性に焦点を絞り，これを高感度で検出するために偏光の幾何学的位相に着目した．測定光に幾何学的位相という概念を適用することで，微小な屈折率の異方性の変化に対する検出信号の強度変化を非線形に増幅することが可能となった．基礎的な幾何学的位相の測定装置を作製し，偏光計測における検出信号の強度が増幅されることを実証した．数値計算を用いて強誘電体の高速な構造変化を検出するための最適条件を検証し，偏光顕微鏡の再設計を行った．