2018 Fiscal Year Annual Research Report
Realization of ultra-sensitive heterodyne scanning tunneling spectroscopy
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16K13679
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
近藤 剛弘 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70373305)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 走査トンネル顕微 / ヘテロダイン検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで，ヘテロダイン走査トンネル分光（HSTS）法という局所精密分光計測法を開発し，これまで困難であったテラヘルツ波信号や熱ノイズレベルの強度の極微弱信号を原子レベルの空間分解能で検出・解析することが原理的に可能なことを示しました（Sci. Rep. 4 (2014) 6711.）．本研究では，HSTS法で実際に計測を行う際に信号検出限界を定める要因として避けられなかった次の3つの課題に取り込み，それぞれの要因の原理的起源を基礎科学的に明らかにして1つ1つ解決します：(1) 極めて静かな観測環境の構築，(2) 極低温高感度観測環境の構築, (3) ショットノイズの削減．これにより，固体表面上に吸着させた錯体分子の単一スピンの電子スピン共鳴をpeVのエネルギー分解能と原子レベルの空間分解能で高感度に精密分光解析することを目指しています．
昨年度，極めて静かな観測環境下で行った実験結果に加えて，新たにComb信号と呼ばれる信号のヘテロダインビートダウン検出を走査トンネル顕微鏡を用いた計測で行うことに成功しました．本年度はこれらの実験内容について再現実験や検証実験を精密に行いました．この結果，走査トンネル顕微鏡の探針―真空―試料の金属―真空―金属接合において非線形応答としてトンネル電流内にComb信号がヘテロダインビートダウンできることが明確に示されました。そして，これらの原理を厳密に記載した論文を仕上げました．再現データや補足データのサポートが加わり，本研究で狙っている単一スピン検出が大きく実現可能であることが明確に示されました．現在論文を投稿中です．
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