サブサイクルテラヘルツ近接場分光：超高速ダイナミクスの可視化と制御
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20H00326
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
武田 淳 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60202165)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金 有洙 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (50373296)
片山 郁文 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (80432532)
今田 裕 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 上級研究員 (80586917)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥45,500,000 (Direct Cost: ¥35,000,000、Indirect Cost: ¥10,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥21,190,000 (Direct Cost: ¥16,300,000、Indirect Cost: ¥4,890,000)
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| Keywords | テラヘルツ / 近接場 / サブサイクル / 近接場分光 / 超高速ダイナミクス |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、位相制御テラヘルツ走査トンネル顕微鏡（THz-STM）とSTM発光分光技術を巧みに組み合わせ、世界初となる原子スケールの空間分解能とフェムト秒（サブサイクル）の時間分解能でトンネル電流及び発光を検出できる“位相制御THz-STM発光分光技術”を開拓する。そして、開発した分光技術を駆使し、極限的時空間で分子及び固体の自在な物性操作を実現する。具体的には、単一分子レベルでの化学反応や発光を例にとり、分子励起状態ダイナミクスの時空間操作を行う。固体においては、相変化ダイナミクスのナノ空間マッピングを行い、超高密度光メモリの原理実証を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、位相制御テラヘルツ走査トンネル顕微鏡（THz-STM）とSTM発光分光技術を巧みに組み合わせ、世界初となる原子スケールの空間分解能とフェムト秒（サブサイクル）の時間分解能でトンネル電流及び発光を検出できる“位相制御THz-STM発光分光技術”を開拓する。開発した分光技術を駆使し、極限的時空間で分子及び固体の自在な物性操作を実現する。具体的には、単一分子レベルでの発光を例にとり、分子励起状態ダイナミクスの時空間操作を行う。固体においては、カルコゲナイド半導体の相変化ダイナミクスのナノ空間マッピングを行い、かつてない超高密度光メモリの原理実証を行う。
今年度は、まず、繰り返し周波数100 kHzのファイバーレーザーによりTHz波発生を行い、すでに稼働中の超高真空低温STMと組み合わせてTHz誘起トンネル電流を検出した。また、金探針と銀表面をトンネル接合部として局在プラズモンからの発光を検出した。この結果を通常のSTM誘起のプラズモン発光と比較して、新規のTHz-STM発光分光技術を評価した。
一方、フェムト秒光パルスとSTMを組み合わせ、相変化材料の光誘起アモルファス化を試みた。探針・試料間に閾値以上の強度の光パルスを導入することにより、相変化材料の結晶相上に～5 nm以下程度のアモルファス相を誘起することができた。これは、光パルス誘起STMによりナノスケールの相変化マッピングを実行したことになり、近接場を用いた位相制御ナノ加工技術への応用を例示したことになる。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
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[Presentation] Nanoscale phase transition of Ge2Sb2Te5 induced by locally enhanced laser fields at a tunnel junction2020
Author(s)
D. Kim, K. Asakawa, S. Yaguchi, M.Tsujii, K. Kaneshima, K. Yoshioka, Y.Arashida, S. Yoshida, H. Shigekawa, M. Kuwahara, I. Katayama, and J. Takeda
Organizer
第81回応用物理学会秋季学術講演会
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