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ダブルパルスレーザーアブレーションにおけるプルーム混合過程が複合ナノ構造形成に与える影響
https://doi.org/10.14990/0002000493
https://doi.org/10.14990/000200049336ee4e6e-6086-4de5-b39a-5777da11324c
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
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本文 (6.9 MB)
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論文内容の要旨及び論文審査の結果の要旨 (205 KB)
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| Item type | 学位論文 / Thesis or Dissertation(1) | |||||
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| 公開日 | 2024-10-09 | |||||
| タイトル | ||||||
| タイトル | ダブルパルスレーザーアブレーションにおけるプルーム混合過程が複合ナノ構造形成に与える影響 | |||||
| タイトル | ||||||
| タイトル | Effect of plume mixing process during double pulsed laser ablation on the formation of composite nanostructures | |||||
| 言語 | ||||||
| 言語 | jpn | |||||
| キーワード | ||||||
| 主題 | Laser ablation | |||||
| キーワード | ||||||
| 主題 | nanoparticles | |||||
| キーワード | ||||||
| 主題 | Shock wave | |||||
| 資源タイプ | ||||||
| 資源タイプ | doctoral thesis | |||||
| ID登録 | ||||||
| ID登録 | 10.14990/0002000493 | |||||
| ID登録タイプ | JaLC | |||||
| アクセス権 | ||||||
| アクセス権 | open access | |||||
| 著者 |
片山, 慶太
× 片山, 慶太 |
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| 抄録 | ||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||
| 内容記述 | ガス中でのパルスレーザーアブレーション法はナノ粒子の作製法の一つとして知られている。この方法では、パルスレーザー励起によってターゲットから発生するプルームからナノ粒子が形成され、それが基板に堆積する。本研究は、二つのプルームを衝突させて複合ナノ粒子の作製を行う、ダブルパルスレーザーアブレーション法に関する研究である。SiおよびGeターゲットを9mmの間隔で平行に配置し、パルスレーザーを同時に照射した。SiおよびGeプルームを分光して原子種を区別することにより、これまで観察されていなかった二つのプルームの衝突・混合過程を観察することを可能にした。 その結果、プルームの衝突過程はHe雰囲気ガス圧力500Pa、2000Pa、6000Paの低、中、高ガス圧力領域で特徴的な振る舞いを見せた。低ガス圧力領域では中央部でほぼ100％混合するのに対して、中ガス圧力領域ではプルームが衝突する前に後退する現象がみられた。点源爆発モデルを用いた衝撃波の進展の見積りから、後退の原因は対向衝撃波との衝突であることを明らかにした。プルームは一端後退した後、再び中央付近まで進展し、わずかな混合が観察された。高ガス圧力領域ではプルームは雰囲気ガスに妨げられて進展が停止し、衝突・混合はしなかった。低および中ガス圧力領域でのプルームの進展を平均自由行程の見積もりとプルームの進展から考察し、平均自由行程の短い中ガス圧力領域ではプルームは対向衝撃波との衝突によって後退するが、低ガス圧力領域では平均自由行程が長くなることに加えてプルームと衝撃波の位置関係がプルームの混合を決定することを示した。 ナノ粒子はターゲットと垂直に置かれた基板に堆積させ、ナノ粒子凝集構造の観察と組成分析を行なった。堆積物は低ガス圧力領域では柱状の混晶ナノ粒子、中ガス圧力領域では混晶の凝集構造、高ガス圧力領域ではSiナノ粒子で構成された繊維状構造とGeナノ粒子で構成された繊維状構造が結合した複合繊維状構造であった。プルーム進展と堆積構造の雰囲気ガス圧力依存性の結果から、堆積過程及び複合構造の形成過程の考察を行ない、以下のようなモデルを構築した。低ガス圧力領域ではプルームが衝突後に混合し、空間中で形成された混晶ナノ粒子が基板上で凝集する。中ガス圧力領域ではプルーム衝突によって、混晶ナノ粒子が形成された後、繊維状構造を形成する。高ガス圧力領域ではSiまたはGeプルーム中で繊維状構造を形成する。中および高ガス圧領域で形成された繊維状構造は、後続のレーザーパルスによって生じた衝撃波による流れによって基板に到達する。このモデルは本研究のすべての実験結果を矛盾なく説明できるものである。 以上のように本研究ではダブルパルスレーザーアブレーション過程でのプルーム混合過程と生成されたナノ粒子凝集体構造の相関を実験的に明らかにし、混合過程と凝集体形成過程を説明できるモデルを構築した。 |
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| 学位名 | ||||||
| 学位名 | 博士（理学） | |||||
| 学位授与機関 | ||||||
| 学位授与機関名 | 甲南大学 | |||||
| 学位授与年度 | ||||||
| 内容記述 | 令和6年度(2024年度) | |||||
| 学位授与年月日 | ||||||
| 学位授与年月日 | 2024-09-16 | |||||
| 学位授与番号 | ||||||
| 学位授与番号 | 乙第54号 | |||||
| 著者版フラグ | ||||||
| 出版タイプ | VoR | |||||
