Development of a spectroscopic system applicable to nanoscale coherent thermoelectric measurements

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22100
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: Takeda Jun 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60202165)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 嵐田 雄介 筑波大学, 数理物質系, 助教 (30715181)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: グラフェン / コヒーレントフォノン / 走査トンネル顕微鏡

Outline of Final Research Achievements

Observation of electron and phonon dynamics in ultra-high spatiotemporal resolutions is highly desired to develop next generation nanophotonics and thermoelectric devices. In this study, we have built up broadband coherent spectroscopy and terahertz-field-driven scanning tunneling microscopy. By utilizing two spectroscopic techniques, we could unveil high-frequency phonon dynamics in multi-layer graphene, ultrafast optical modulation of gated single-layer graphene, and electronic states of a graphene phononic crystal.

Free Research Field

光物性、ナノフォトニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

次世代のナノフォトニクス・熱電変換デバイスとして期待されるグラフェンの高周波フォノンの伝播ダイナミクスや電子・フォノン相互作用、また周期的孔構造をもつグラフェンフォノニック結晶の電子状態はこれまで明らかではなかった。本研究で開発した広帯域（顕微）コヒーレントフォノン分光とテラヘルツ電場駆動走査トンネル顕微鏡を駆使することにより、これまで未知であったグラフェンのフォノンダイナミクスやバイアス印可時の超高速光学応答、新規のナノグラフェン物質の電子状態を明らかにすることができた。これらの基礎特性は、今後、グラフェン関連物質の応用研究に極めて重要である。