Ultrafast Nuclear Spin Dynamics in Low-dimensional Semiconductor Nanostructures Probed By Optical Pump-probe Scaning Tunneling Microscopy
| Project/Area Number |
16J02215
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Thin film/Surface and interfacial physical properties
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
汪 子涵 筑波大学, 数理物質科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2017: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
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| Keywords | 時間分解走査トンネル顕微鏡 / スピンダイナミックス / 多探針走査トンネル顕微鏡 / 外部トリガー出来るレーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成３０年度（最終年度）の研究概要実績は以下の通りでした。
１．平成２８年度開発した核スピンを計測する為にコア技術となる「ロックイン計測における変調方式」を時間分解STMに導入し、システム各部が期待通り動作出来ましたが、レーザースポットの空間位置不安定さより、データの再現性を低下させる問題が見つかりました。そこで光学系設計の改良とレーザー位置安定化制御装置の設計・導入をしました。
２．平成28年度開発した多探針時間分解STMシステムを改良し、安定性を向上させ、スピンダイナミックスの測定も可能となりました、二次元半導体の一つである遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDS)の平面ヘテロ接合の単層試料で、キャリア緩和時間測定を成功し、バレースピン緩和時間を観測しました。
３．従来のフェムト秒時間分解STMを元にして「外部トリガーできる（External Triggerable：ET）ダイオードレーザー」を用いた新たな時間分解STMシステムの開発に成功しました。新しいシステムの時間分解能は使っているダイオードレーザーのパルス幅より制限され8 ns程度にとどまるものの、システム構成は大幅に簡略化され、光学システムの導入コストが数千万円から数十万円へと大幅に削減しました。この新しい「ET時間分解STM」外部トリガーできるダイオードレーザー時間分解STMを用いて、間接遷移型半導体の一つである二セレン化タングステン（WSe2）の長いキャリア緩和時間（~μs）を観測できました。この「ET時間分解STM」は、用いるレーザー光源の選択によりピコ秒領域の時間分解能を得ることも可能であり、また逆にマイクロ秒領域の長いキャリア緩和時間の観測や、偏光変調機構と組み合わせることで電子スピンダイナミックの計測など、様々な分野に応用が可能な、画期的なものとなりました。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(19 results)
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[Journal Article] Development of laser-combined scanning multiprobe spectroscopy and application to analysis of WSe2/MoSe2 in-plane heterostructure2019
Author(s)
Hiroyuki Mogi, Zi-Han Wang, Takafumi Banba, Yuhei Takaguchi, Naohiko Endo, Shoji Yoshida, Atsushi Taninaka, Haruhiro Oigawa, Yasumitsu Miyata, Osamu Takeuchi, and Hidemi Shigekawa
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Journal Title
Appl. Phys. Express
Volume: 12
Issue: 4
Pages: 045002-045002
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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