フエムト秒レーザーアブレーシヨンによるナノ構造生成と表面改質

摘要

さまざまな科学技術分野において、フェムト秒（fs＝10~（-15）S）域のパルス幅をもつ超短パルスレーザーが、物質の制御や加工に広く利用されるようなった。この超短パルスレーザーによる物質制御·加工でほ、分子振動や格子振動周期と同程度のごく短時間内に高密度なエネルギーを注入できるため、物質内でのエネルギーの空間的な拡散を極端に小さくできる。 また、尖頭出力を大きくできるため、多光子吸収をはじめとする非線形光学過程を利用してエネルギーを注入することもできる。 その結果、加工対象に関する制限が飛躍的に緩和され、超硬質材料、生体材料、透明材料などの難加工材料についても熱影響の小ざい高精度な加工を行うことが可能になる。 しかし、レーザーを用いて波長見や回折限界を大幅に超える微細加工を行うことば原理的に不可能であり、また物質内の結合を選択的に切断。 改変して物質を分解·改質することも難しい。 では、どの程度までの微細化が可能なのだろうか。 直線偏光のレーザーパルスを用いて固体表面のアブレーシヨンを行うと、しばしばリップル（ripple）と呼ばれる程度の周期構造痕が観測ざれる。 これは、試料表面の微純な凹凸が原因となって発生する表面電磁波や散乱光と入射光パルスとの干渉によるものと考えられており、構造サイズの極限的微細加工技術への発展を期待して多くの研究が行われてきた。