３．実験結果■■■■■■■■ ■■■（＜■■■■■■■■■■■ ）とα■■ティングと縦軸で示す加工深さが■となる点を加工閾値と定義した。加えて、サファイアの特性を活かした加工を実証すべく、集光光学系の収差を利用したパターン描画を試みた。軟■線レーザーパルスをデフォーカスし、自動ステージを等速移動させながら照射することで、照射プロファイル内のレーザ強度分布の勾配をなだらかにしたパターニングを試みた。図１にサファイア結晶に対するアブレーション（加工）深さの照射フルエンス依存性を示す■■。フィッティング結果から導出された加工閾値は、■■ ■■■■■■ であった。実効侵入長α■■■■■の導出結果として、■ ■■■■の■■■■■に対する侵入長の文献値は、サファイアで■■■ ■■■である■■。サファイアでは、アブレーション閾値付近の低照射フルエンス領域と■■■■■■■■■■■ を超える高照射フルエンス領域で 本の直線に分けることができ、それぞれの実効侵入長はα■■ては、文献値より約■■■短い値である。この結果は、サファイアでは、アブレーション閾値付近のフルエンスを活用することで、侵入長よりも浅い表面加工が可能であることを示している。■■ショットすべての■パルスあたりの平均加工深さは、低フルエンス領域での単一ショットの深さとほぼ重なり、低フルエンス領域のフィッティングに近かいものであった。■■ショットにおける実効吸収長と加工閾値は、それぞれ■■■■■■と■■■■■■■■■²であった。フェムト秒レーザーアブレーションの研究では、複数のレーザーパルス照射によって加工閾値の低下■■や加工表面形状の影響■■■が報告されている。この点については、今後、より詳細に検討する必要がある。図２にサファイア表面のレーザ加工痕の■■■観察結果を示す■■。図２ff■■の■■■観察像に示すようにレーザ照射径より広範囲な熱変性領域は観察されず、図２ff■■の断面図２レーザ加工痕(37, 200 mJ/cm2照射) (a)AFM観察像(b)断面プロファイル■■■■■■■■■■■■■■（＞■■■■■■■■■■■ ）であった。アブレーション閾値付近におい図１サファイア結晶の■■■■■による加工深さのフルエンス依存性ff●・■：■■■■■計測、○：■■■■■■■計測■■■プロファイルに示すように、加工閾値が ■■倍の十分に高いフルエンスであってもリムなどの熱影響が少ない形状が得られている。この熱的影響のない加工は、先行研究で報告されている■■■ の加工特性と同じであった ■■■。この結果は、サファイアにおいても熱的影響のない表面加工の実現を期待させるものである。このように示されたサファイア結晶の表面加工特性について、我々は、微細な加工可能性を実証すべく、ナノサイズ集光光学系の収差を利用したパターン描画を試みた。図３に結果を示す■■。軟■線レーザーパルスをデフォーカスすることで図３ff■■に示す線状のパターン形成に成功した。図３ff■■に図３ff■■内の点線で示す箇所の断面深さプロファイルを示す。加工痕の深さは僅か■■■■■■程度であった。サファイアの格子定数が■■■■■■■■■■■■■ff■■■■■Å■■■■■■■■■■■■■■ff■■■■■■Å■■であることから、わずか数原子のパターニングである。この数原子層分の加工は、通常アブレーションとは異なっており、表面の皮をむくような− 394 −
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