| Project/Area Number |
20H02625
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
HAYAZAWA NORIHIKO 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (90392076)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
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| Keywords | 先端増強 / テラヘルツ分光 / 近接場 / 時間分解 / 顕微分光 |
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| Outline of Research at the Start |
「持続可能な社会」の達成において、デバイス分野では「資源が限られる中、消費と利便性を維持するため、エネルギー効率を向上させる」との課題に解釈される。太陽電池やバッテリー及び有機ELデバイス等、あらゆるデバイスにおいてそのエネルギー変換・散逸過程は、物質界面において発生する。即ち、デバイス開発に向けた物質科学において新規な機能性物質の設計及び高効率化には、階層的根幹となるサブナノメートルスケールでの表面界面物性かつその超高速ダイナミクスを評価する基盤技術が必要である。そこで本研究では、従来に無い分析計測技術を開発し、サブナノメートル時間分解能かつサブピコ秒オーダーの時間分解能を実現する。
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| Outline of Final Research Achievements |
We have developed near-field THz spectroscopy with high spatial resolution and high temporal resolution by combining high spatial resolution scanning probe microscopy (SPM) and high temporal resolution THz spectroscopy. 1) nano laser THz emission spectroscopy (nano-LTEM), 2) nano THz time-domain spectroscopy (nano-THz-TDS), and 3) nano optical-pump THz-probe spectroscopy (nano-OPTP) were integrated in a mini metallic chamber. We have developed non-contact AFM as SPM based on qPlus sensor attached with a gold probe tip and accommodated it into the same chamber. We succeeded in detecting the near-field THz-TDS signal by modulating the near-field THz signal by oscillating the gold probe tip in the vertical direction of the sample and performing lock-in detection. We improved the THz-TDS signal acquisition time, making it more than 100 times faster than before. We were able to detect an oscillating signal with frequencies up to 10 kHz, using 1 μs integration time per point.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
超高速分光法と言われる技術は光技術を中心にフェムト秒に到る手法が数多ある。しかし、それら技術では空間分解能を犠牲としており、測定対象が均一であると仮定した平均値を検出する。超解像技術も光学技術、走査プローブ顕微鏡や電子顕微鏡などナノテクに寄与してきた技術が数多存在する。しかし、測定対象が微小化することに伴う信号微弱化のため時間分解能は犠牲となっている。半導体デバイス・分子デバイスの他あらゆるデバイスは、その機能を他種との分子レベルでの相互作用及び過渡的励起状態を介して発現している。本研究課題では超解像と超高速を両立した顕微分光手法の新たな「目」を社会に提供し、物質機能の本質的な理解に貢献する。
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