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ナノ・マイクロ加工 / 近接場光 / ナノ粒子 / パターニング / 偏光 / 近接場光学顕微鏡

本研究を通して、以下に示す成果を得た。
(1)プリズムの全反射面に感光材料を塗布し、近接場光が当たった領域に電磁場を生じさせる物性法によって、微細な電磁場勾配を形成できた。また、感光材料として金属薄膜を成膜しておくと、そこに生じる表面共鳴プラズモンによって金属薄膜近傍に特定の流れ場が生じさせることに成功した。
(2)上記の近接場光による電磁場勾配によって、ガラス基板上に金のナノ粒子を配列させることに成功した。また、基板上が流体で満たされているとき、金属薄膜の近傍の流れを微細な粒子のソーティングにも応用できる可能性を示した。
(3)プリズム表面上の近接場光の強さを変えるために、プリズム表面上に800nm ピッチの小さな溝状の凹凸を付した透明基板を貼り付けた。この凹凸はロール型の金型を用いてナノインプリント法で転写した。
(4)近接場光顕微鏡のカンチレバー先端にナノワイヤ構造を付与してその1 面に金をスパッタリングで成膜したときにプラズモン共鳴によって電場強度が大きくなることが分かった。実験を通して、空間に何も無い場合に比べて、ナノワイヤを付けると1.5倍程度、さらにプラズモン効果が加わると3倍程度大きくなることを示した。この結果はFDTD 法によるシミュレーション結果と一致し、設計どおりの値を実現できた。

近接場光学顕微鏡 / プローブ / FDTD法 / 偏光 / 磁気光学効果 / カー効果 / 相変化材料 / 磁気光学 / 磁区 / 液晶

光ファイバをテーパー化し、遮光金属膜を塗布した後、先端に微小開口を作製することにより、NSOMプローブを準備した。開口を通して反射光をできる限り効率よく集光する必要があるため、テーパー構造の設計をFDTD法計算機シミュレーションによっておこない、2〜3倍の感度向上を確認した。設計された構造を化学エッチングによって実現し、金コートの後、開口を試料への押し付け法によって作製した。
13年度の予備実験の結果をふまえ、計測システムの改良をおこなう。偏光検出感度の向上が最重要課題であった。これまでのクロスニコル配置だけではなく、バランス検出、光弾性変調器による偏光変調検出などを試み、いずれにおいても改善を確認した。その他、ファイバの固定法や背景光除去などの細かな工夫をおこない、全体として前年度と比較して5倍程度の感度向上を達成することができた。また、半導体ナノ構造でのスピンダイナミクスの測定などを目的として、低温・磁場下にて動作するNSOMを設計し、その製作にとりかかった。
観察対象としては、GGG薄膜、ハードディスク、MOディスクなどを試みた。光源としては、アルゴンレーザ、ヘリウムネオンレーザを用いた。波長にも依存するが、いずれの試料に対しても反射配置(カー回転計測)において、100〜200nmの空間分解能を確認した。また、今回開発した高い偏光検出感度を生かし、主に開口部にて生じる偏光解消効果を利用した非磁性材料のイメージングもおこなった。ここでは相変化記録材料(DVD)の記録マーク、ならびに30nmのナノピットを観察対象とした。いずれも30nm以下の小さな開口に対しても強いコントラストが確認され、分解能も30nmが確認された。超高密度光ディスクにおけるマーク読み出し法として有望であることを示した。

【研究分担者】
中尾政之	東京大学	大学院・工学系研究科	教授	(Kakenデータベース)
土屋健介	東京大学	生産技術研究所	准教授	(Kakenデータベース)