光コムを用いた新しい分光エリプソメトリー法を開発

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    • 薄膜は、物質に電気的・機械的・光学的な機能や付加価値を与えるため注目されているが、その特徴を明らかにするには精密な薄膜分析が求められている
    • 本研究では、産総研が開発した高性能な光コム装置と、徳島大学が考案した光の偏光を計測する新しい方法を組み合わせ、これまでになく高速・精密で再現性の良い薄膜解析法を実現した
    • 機能性薄膜や光学材料の静的・動的特性の評価などへの応用が期待される

科学技術振興機構(JST)の戦略的創造研究推進事業において、徳島大学の南川 丈夫 講師、安井 武史 教授、および産業技術総合研究所(産総研)の大久保 章 主任研究員、稲場 肇 研究グループ長らの研究グループは、高い制御性を持ち、光の波長、強度、位相が精密に定まったレーザー光源(光コム)を用いた新しい薄膜分析法を開発しました。薄膜(注1)は、物質に電気的・機械的・光学的な機能や付加価値を与えるため注目されていますが、それらの特徴を明らかにするには高精度な薄膜分析が必要です。そのためさまざまな手法が提案されていますが、その中でも光の特徴(波長、強度、位相、偏光など)を利用した分光エリプソメトリー法(注2)が広く応用されてきました。しかし従来の分光エリプソメトリー法では、光の特徴を計測するために機械的・電気的な光の変調が必要であり、機械的振動や温度特性などの影響で、計測時間、安定性、堅牢性、精度などに制限が生じるという課題がありました。また、薄膜分析では、波長が異なる多数の光を用いることで分析可能な情報が飛躍的に増えますが、従来法では光検出装置の波長分解能、変調器の波長依存性などによる制限が生じ、改善が求められていました。そこで研究グループは、産総研が開発した高性能な光コム光源と、徳島大学が考案した光の偏光を計測する新しい方法を組み合わせ、機械的・電気的な光の変調を必要としない、光学材料や薄膜を解析・評価するための新たなエリプソメトリー法を開発・実証しました。本手法は、機能性薄膜や光学材料の高精度な特性評価、高速性を生かした材料の動的特性評価など幅広い応用が期待されます。本研究成果は、2017年9月20日(英国時間)にネイチャー・パブリッシング・グループ(NPG)の電子ジャーナル「Nature Communications」で公開されます。

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