2017 Fiscal Year Annual Research Report
テラヘルツナノスコピーによる非平衡ダイナミクスの解析
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16F16065
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
梶原 優介 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (60512332)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
WENG QIANCHUN 東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2016-10-07 – 2019-03-31
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| Keywords | テラヘルツ波 / ナノスコピー / パッシブ計測 / エバネッセント波 / 非平衡現象 / ホットエレクトロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はGaAs/AlGaAs二次元電子系，および金属細線における非平衡現象観測を目的として研究を進めた．まず，GaAs/AlGaAs二次元電子系を持つウエハにメサエッチングを利用して二次元電子系の狭窄部（数10nm程度の幅）を作製した．作製した狭窄部に対して，両サイドから交流バイアスを印加して変調電流を発生させ，その電流による電子の振舞いを，パッシブ型のTHz近接場顕微鏡を用いて観察した．パッシブ型近接場顕微鏡では，20nmの曲率半径を持つタングステンの先鋭探針の先端において物質のダイナミクスを反映したTHzエバネッセント波を散乱させ，超高感度THz検出器CSIPにて信号検出を行った．当該実験では，二次元電子系の狭窄部において電子密度の増大に起因するホットスポットが確認できた．さらに当スポットはバイアスの極性に依存することが確認されており，本信号の要因が熱揺らぎ（格子温度）によるものではなく，狭窄部における過剰雑音（ホットエレクトロン）に起因するものであることが分かった．加えて，金属細線上の非平衡現象観測も試み，ナノスケール分解能による格子温度のイメージングにも成功している．さらに，従来の近接場顕微鏡（光源を使用したアクティブ型）とパッシブ型近接場顕微鏡について実験的に比較を行い，パッシブ型近接場顕微鏡のみ過剰雑音を検出できることを明らかにし，開発顕微鏡の優位性を実験的にも証明した．電子温度，格子温度と検出信号の関係を実験的に見出し，パッシブ近接場計測における雑音検出指導原理を明らかにするため，試料準備も行っている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究課題の最大の目標である非平衡現象観測について，特にGaAs二次元電子系による顕著な結果が得られており，理論的な裏付けも進むなど大きな進捗が見られた．
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| Strategy for Future Research Activity |
電子温度，格子温度と検出信号の関係を，試料に印加するバイアスを変更しながら実験的に見出し，パッシブ近接場計測における雑音検出指導原理を明らかにする予定である．
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[Presentation] Near-field nanoscopy of current-induced excess noise in graphene2017
Author(s)
K.-T. Lin, Q. Weng, H. Nema, S. Kim, K. Sugawara, T. Otsuji, S. Komiyama, and Y. Kajihara,
Organizer
The 42th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2017)
Int'l Joint Research
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