2015 Fiscal Year Research-status Report
時間分解多探針SNOMを用いた光励起キャリア伝搬の観察
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15K04599
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
酒井 優 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (10371709)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 陽 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (10508807)
東海林 篤 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (40392724)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 近接場光学顕微鏡 / キャリアダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、半導体量子井戸中に生成された光励起キャリアが井戸中を伝搬するようすを、空間・時間の両面における高分解能観察によって明らかにすることを目的としている。我々は、ナノスケールでキャリアの生成と観察を独立に行うことが可能な多探針近接場光学顕微鏡（多探針SNOM）の開発を進めており、本研究では新たに時間分解測定法を組み合わせることで、時間分解多探針SNOMシステムの構築を目指す。この新しいシステムを駆使することで、半導体量子構造中の光励起キャリアの伝搬を実験的に可視化すると共に、理論計算との比較によって伝搬メカニズムにおける重要な要素を明らかにする計画である。初年度である平成27年度は、2本の探針（プローブ）での高空間・時間分解能測定の実現に向けて、開口型光ファイバプローブ作製におけるテーパ構造形成条件の最適化を行った。光ファイバは、復数の候補の中から最終的に市販の純粋石英コア型のシングルモードファイバを選定し、メニスカスエッチングにおけるHF濃度、温度、シリコンオイル量、等の条件出しを丁寧に行うことで、測定に適したテーパー形状を有する光プローブを作製した。続いて、光ファイバプローブへの光の導入／取り出しを行う光学系についても検討を進めたが、真空チャンバ内にセットされた光ファイバの応力が予想より大きくプローブ走査測定への影響が無視できないことが明らかになったため、光ファイバプローブの真空チャンバ内でのレイアウト及び真空チャンバ外部の光学系については、次年度も継続して進める。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年度は、時間分解多探針近接場光学顕微鏡システムの構築を進めることが年度目標であり、中でも最も重要な課題であった開口型光ファイバプローブの作製手法（メニスカスエッチングの作製条件）の確立については、予定通り完了することができた。光学系の構築についてはまだ完成には至っていないもののすでに着手しており、平成28年度の時間分解測定に向けて順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題は、当初の研究実施計画に沿っておおむね順調に進展しており、平成28年度以降も基本的には実施計画に沿って進める。平成28年度は、前年度から継続して光学系の構築を行う。時間分解多探針近接場光学顕微鏡システムにおける光ファイバプローブへの光の導入／取り出しを行う光学系では、平成27年度に明らかとなった光ファイバの応力が走査測定に与える影響を解決すると共に、時間分解測定系の構築を行う。システム構築が完了次第、高空間・時間分解測定に取り組む。測定データが得られるようになってきたら（平成28～29年度）、測定結果は速やかに理論グループと共有して、半導体中の光励起キャリア拡散の時空間キャリアダイナミクスについて新しい知見を得ることを目指す。
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| Causes of Carryover |
時間分解多探針近接場光学顕微鏡システムの光学系構築を進める過程で、ホルダに固定した開口型光ファイバプローブの光ファイバ部分の応力が走査ステージに与える影響が無視できないことが明らかとなり、光ファイバのレイアウトを当初計画から変更する必要が生じた。そこで、当初平成27年度に予定していた真空チャンバ外側の光学系の構築を次年度以降に延期する判断を行ったことから、次年度使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
時間分解多探針近接場光学顕微鏡システムの光学系構築に必要となる光学部品（光ファイバポート、コリメートレンズ、多軸ホルダー、ミラー、低損失光ファイバ、等）、及びプローブ用光ファイバを購入する。また、これまでの実績に基いて、実験に必要な試薬、寒剤等を購入する。また、研究の進捗状況に合わせて研究の外部発表を計画しており、出張旅費や英文校閲料、論文掲載料としても使用する。
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Research Products
(4 results)
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[Presentation] Development of Multi-Probe SNOM for Investigation of Carrier Dynamics in Semiconductor Quantum Wells2015
Author(s)
M. Sakai, Y. Miwa, A. Syouji, A. Ishikawa, K. Uchiyama, K. Kobayashi, T. Matsumoto, K. Kishino, and H. Hori
Organizer
The 10th Asia-Pacific Conference on Near-field Optics
Place of Presentation
Hakodate Research Center for Fisheries and Oceans, Hakodate, Hokkaido, Japan
Year and Date
2015-07-07 – 2015-07-10
Int'l Joint Research
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[Presentation] Theory of Spatiotemporal Carrier Dynamics in a Semiconductor Quantum Well2015
Author(s)
A. Ishikawa, M. Sakai, K. Iwamoto, T. Kougo, Y. Miwa, K. Uchiyama, H. Hori, and K. Kobayashi
Organizer
The 10th Asia-Pacific Conference on Near-field Optics
Place of Presentation
Hakodate Research Center for Fisheries and Oceans, Hakodate, Hokkaido, Japan
Year and Date
2015-07-07 – 2015-07-10
Int'l Joint Research
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