単色高密度原子ビームを用いるナノ構造作製法

使用单色高密度原子束的纳米结构制造方法

基本信息

批准号：
14655029
负责人：
佐藤俊一
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655029/
关键词：
レーザー原子線

项目摘要

現在得られつつある単色で高密度な原子ビームを用いることによって初めて実現される微小スポットビームを実現するための、新しいナノ構造製作技術の基盤を確立することが本研究の目的である。具体的には、レーザー光によって高密度で単色な原子ビームを準備し、これを別の集光用レーザー光によってナノメートル程度まで絞り込んで基板上に堆積させるための基盤技術を開発する。本年度は周波数変調半導体レーザーの周波数安定化と原子ビーム速度制御実験を行った。単一モードレーザーをそのまま利用していた従来法では、レーザーのスペクトル幅は数10MHz程度に留まっていたが、周波数変調法により数100MHz程度のスペクトル幅が得られる。これによって熱的に拡がった原子速度を連続的にある程度の速度まで減速することが可能となる。この原子ビームに対して、外部鏡を用いた周波数変調・安定化半導体レーザー光を照射することにより、MHz程度の分解能で精密に原子速度を制御できることを明らかにした。さらに変調周波数を変えることにより、狭い幅を維持したままで任意の速度の原子ビームを作製できることも見出した。これらの成果は、速度を任意に制御できる単色原子ビーム発生法の基盤技術として重要であると考えられる。また、現在開発中の横モード制御レーザー発生のための新レーザー共振器が完成すれば、原子ビームをナノメートル程度まで集光する技術開発のための基盤技術が実現されるものと期待される。

本研究的目的是为实现微小点束的新型纳米结构制造技术奠定基础，该技术首次可以通过使用现有的单色、高密度原子束来实现。具体来说，我们将开发一种基本技术，使用激光束制备高密度、单色原子束，使用另一束聚焦激光束将其缩小到纳米左右，并将其沉积在基板上。今年，我们进行了调频半导体激光器稳频和原子束速度控制的实验。在直接使用单模激光器的传统方法中，激光器的光谱宽度保持在几十MHz左右，但是通过频率调制，可以获得大约几百MHz的光谱宽度。这使得可以将热膨胀原子速度持续减慢到一定水平。通过使用外镜用调频且稳定的半导体激光照射该原子束，我们已经证明可以以 MHz 量级的分辨率精确控制原子速度。此外，他们发现通过改变调制频率，可以产生任意速度的原子束，同时保持较窄的宽度。这些结果被认为是重要的单色原子束产生的基础技术，其中速度可以任意控制。此外，一旦目前正在开发的用于产生横模控制激光器的新型激光谐振器完成，预计将实现将原子束聚焦到纳米的技术开发的基础技术。