フェムト秒レーザーで黒化処理した銅表面：レーザービームブロッカーへの応用可能性の評価

本研究は、フェムト秒レーザー照射により黒化処理された銅表面の光学的および機械的特性に焦点を当て、レーザービームブロッカーとしての適用可能性を検討しました。銅表面をTi:Sapphireレーザー（繰り返し周波数1 kHz、フルエンス約100–600 mJ/cm²）で加工し、走査パラメータを低反射率と加工速度に最適化しました。波長250–2500 nmの範囲で6%未満の全反射率が得られました。SEMイメージングおよびイオンビームエッチングにより、高密度のナノ粒子で覆われたサブミクロン周期構造が確認され、全深さは約3–4 μmでした。数値反射率シミュレーションにより、構造に加えて酸化物の形成も観察される黒化に寄与していることが示唆されました。熱的および機械的安定性、耐薬品性、レーザー損傷閾値を調査しました。200 °C以上の温度で表面劣化が生じました。スクラッチ試験により、ナノ構造層は約60 MPaの接触圧に耐えることが示されました。表面は、10⁻3 M濃度の各種酸で48時間の処理に耐えることができました。適用したフェムト秒レーザーのレーザー損傷閾値から、表面はほとんどの高周波フェムト秒レーザーの非集光ビームに耐えることが示されました。結果から、レーザー黒化銅はレーザービームブロッカーに有望な候補であることが示されています。