ガラス表面にフェムト秒レーザーを照射するだけで，周期が200~330 nmの構造体を削り出せる簡単な手法を開発しました。

これまで，溶融石英や合成石英のようなガラス材料にフェムト秒レーザーを照射すると，ナノ周期構造が形成できることは知られていましたが，高いエネルギーが必要であるのと同時に，顕微鏡に使われるような短焦点のレンズが必要であるため，レーザーを照射するための光学系が複雑でした。

本研究では，シリコン亜酸化物を加工ターゲットに用い，レーザー照射によって従来のガラスよりも一桁エネルギーが低いのと同時に，取り扱い易い長焦点レンズを使っているのにもかかわらず，ナノ周期構造を形成することに成功しました。

ガラスは多くの光学デバイスに使われている一般的な光学部品です。この手法を用いれば，これらの光学デバイスに簡単に微細構造体を形成できるため，透過または反射する光をさらに制御できると期待されています。

https://www.mdpi.com/2079-4991/10/8/1495

Fabrication of Periodic Nanostructures on Silicon Suboxide Films with Plasmonic Near-Field Ablation Induced by Low-Fluence Femtosecond Laser Pulses

Abstract: Silicon suboxide (SiOx, x ≈ 1) is a substoichiometric silicon oxide with a large refractive index and optical absorption coefficient that oxidizes to silica (SiO2) by annealing in air at ~1000 °C. We demonstrate that nanostructures with a groove period of 200–330 nm can be formed in air on a silicon suboxide film with 800 nm, 100 fs, and 10 Hz laser pulses at a fluence an order of magnitude lower than that needed for glass materials such as fused silica and borosilicate glass. Experimental results show that high-density electrons can be produced with low-fluence femtosecond laser pulses, and plasmonic near-fields are subsequently excited to create nanostructures on the surface because silicon suboxide has a larger optical absorption coefficient than glass. Calculations using a model target reproduce the observed groove periods well and explain the mechanism of the nanostructure formation.

2020.07