Search for novel material control by far-infrared / terahertz free electron laser
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21K12536
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 80040:Quantum beam science-related
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
入澤 明典 立命館大学, 総合科学技術研究機構, 准教授 (90362756)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東谷 篤志 摂南大学, 理工学部, 准教授 (70415272)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 自由電子レーザー / 遠赤外 / テラヘルツ / 半導体 / 遠赤外線 / 赤外分光 / 光電子分光 / 固体物理 / 非線形応答 |
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| Outline of Research at the Start |
遠赤外・テラヘルツ領域で波長可変な自由電子レーザー（FEL）を用いて、様々な固体物質の改質・物性制御を行う。高強度でコヒーレントな遠赤外線・テラヘルツ波と物質との間で見つかりつつある未知の応答現象の探索を進め調査する。対象物質は半導体を中心に、分光測定手法と固体物性測定手法を用いてFEL照射による結晶状態・電子構造の変化を明らかにし、FEL照射試料の構造変化と電子状態変化に至るメカニズムを解明することを目標とする。FEL照射による新しい固体物性制御方法を展開し、機能性デバイスの作成を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、前年まで自由電子レーザー（THz-FEL）を照射することによって作成したSiウエハ上のLIPSSについてXAFS, XPSなどを用いて物性評価をおこなった。これまでの複数の作成試料を基に実験を行った結果、明確な物性変化が見られた試料とほとんど変化の見えない試料とに分かれる事例が観察された。これらの現象はSi素材をラスタスキャンしながらFELを照射することでLIPSS構造が連続した大面積の試料（2D-LIPSS）でのみ観測されることが分かった。これは 1)LIPSSが形成された表面の断面構造を観察することを目的に作成した試料端までLIPSSのある試料、2)LIPSSの表面に亀裂が入った試料、3)XPS装置付属のイオン銃を用いて表面処理を行った試料などである。特にXPS測定ではイオン銃による表面処理の前後で変化があり、照射後は通常のSiと区別のつかない状態となった。他にもバルク敏感なXAFS測定の蛍光収量法などの結果を総合すると、LIPSS形成後の物性は何らかの機械的刺激を与えると通常のSiと同様の物性に戻ると考えられる。期間延長した次年度はこれらの注意点を考慮した試料を作成し、最終的な物性評価を行いたい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
試料作成は物性測定必要量を作成済みであったが、環境によっては電子状態が大きく変化することが分かってきた。これらの条件を整理し、解析を進めている。大阪大学産業科学研究所のTHz-FELは基本的に外部利用に制限を設けているため、与えられた実験期間でまとめて試料作成を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
立命館大学SRセンターの赤外顕微分光装置で赤外分光測定を行っている。概要で述べた試料の特性を考慮しながら測定結果をまとめる予定である。加えて立命館大学SRセンターの二次元マッピング可能な光電子分光装置、および放射光を用いたXAFSでの電子状態や結晶状態の解明をもとに、LIPSS構造Siの物性評価をまとめていく予定である。
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Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
