2019 Fiscal Year Annual Research Report
Ultrafast control of nanostructure using tip-enhanced terahertz electric field
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16H06010
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
片山 郁文 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (80432532)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | テラヘルツ / 走査トンネル顕微鏡 / 電子トンネリング / 光相変化 / 超高速ダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、物質のナノスケールでの構造変化を、テラヘルツパルスを用いて超高速で誘起・制御することを目指している。令和元年度は、光相変化材料の表面原子像の相変化による変化を可視化するとともに、BiTeI等のトポロジカル絶縁体におけるテラヘルツ駆動表面電流測定、テラヘルツ電場誘起トンネリングによる発光測定など、今後の新しい方向性につながる成果を得ることができた。
相変化材料の研究に関しては、金属探針をGe2Sb2Te5表面に近づけた上で、光を照射することにより生じる変化を計測した。光照射後の電流電圧特性を測定することによって、光照射によってバンドギャップが大きく変化することを見出し、結晶相からアモルファス相への相変化が誘起できていることを明らかにした。また、光照射後の結晶表面をナノスケールでイメージングすることで、相変化している領域が、数nmの範囲であることを示した。このとこは、探針電場増強によって、ナノスケールの相変化を起こすことができることを示した重要な成果である。
また、スピントロ二クス材料として知られるBiTeIにおいて、テラヘルツ波を試料に照射し、トンネル電流の量や向きを計測する実験も行った。これによって、Te表面とI表面において、テラヘルツ照射によるトンネル電流の変化が、大きく異なることを見出した。また、テラヘルツ電場の向きと電流の向きの関係から、表面状態に関する情報が得られることが分かった。
さらに、テラヘルツ照射による発光測定を行い、実際にテラヘルツ照射によって発光が生じていることを明らかにした。これはテラヘルツ波の照射によって誘起されるトンネル電流によって光が生じることを初めて明らかにしたものであり、今後探針増強場の分光を行う上で重要な知見となりうる。このように、構造制御と共に、今後の研究の指針となるべき成果が得られたことは特筆に値する。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(32 results)
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[Journal Article] Selective Reduction Mechanism of Graphene Oxide Driven by Photon Mode versus Thermal Mode2019
Author(s)
M. Hada, K. Miyata, S. Ohmura, Y. Arashida, K. Ichiyanagi, I. Katayama, T. Suzuki, W. Chen, S. Mizote, T. Sawa, T. Yokoya, T. Seki, J. Matsuo, T. Tokunaga, C. Itoh, K. Tsuruta, R. Fukaya, S. Nozawa, S. Adachi, J. Takeda, K. Onda, S. Koshihara, Y. Hayashi, and Y. Nishina
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Journal Title
ACS Nano
Volume: 13
Pages: 10103-10112
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Terahertz Faraday and Kerr Rotation Spectroscopy of Bi1-xSbx Films in High Magnetic Fields up to 30 Tesla2019
Author(s)
X. Li, K. Yoshioka, M. Xie, T. Hagiwara, G. T. Noe II, W. Lee, N. Marquez Peraca, W. Gao, T. Hagiwara, H. S. Orjan, L-W. Nien, T. Nagao, M. Kitajima, H. Nojiri, X. Li, C-K. Shih, A. H. MacDonald, I. Katayama, J. Takeda, G. A. Fiete, and J. Kono
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 100
Pages: 115145:1-15
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Observation of Narrow-Band Terahertz Gain in Two-Dimensional Magnetoexcitons2019
Author(s)
X. Li, K. Yoshioka, Q. Zhang, F. Katsutani, W. Gao, N. Marquez, G. T. Noe, J. Watson, M. Manfra, I. Katayama, J. Takeda, and J. Kono
Organizer
The Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2019)
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Ultrastrong Coupling of Two Terahertz Magnon Modes in YFeO3 in Pulsed High Magnetic Fields2019
Author(s)
G. T. Noe, T. Makihara, X. Li, K.Hayashida, N. M. Peraca, K. Tian, S. Cao, I. Katayama, J. Takeda, D. Turchinovich, H. Nojiri, M. Bamba, and J. Kono
Organizer
International Photonics and OptoElectronics Meetings (POEM 2019)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of Low-Temperature THz-Driven Scanning Tunneling Microscope,2019
Author(s)
K. Asakawa, K. Kimura, Y. Morinaga, K. Yoshioka, M. Horikawa, Y. Arashida, H. Imada, I. Katayama, Y. Kim, and J. Takeda
Organizer
International Symposium on Hybride Quantum System 2019 (HQS2022)
Int'l Joint Research
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