2020 Fiscal Year Annual Research Report
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19K22119
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
早澤 紀彦 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (90392076)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 走査プローブ顕微鏡 / テラヘルツ / ナノテクノロジー / スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、走査プローブ顕微鏡(SPM)技術とテラヘルツ(THz)技術を融合し、高空間分解能かつ高時間分解能を有する新規ナノ分光法の開発を進めた。令和元年度は、包括的に３つのシステムを総合的に開発することとした。即ち、１）SPMレーザーTHz発光分光(SPM-LTEM)、２）SPM THz時間領域分光(SPM-THz-TDS)、及びこれらを融合した３）SPM光励起THzプローブ分光(SPM-OPTP)である。１）～３）の装置を同一チャンバーシステムにより構築するよう設計を行った。本システムは、福井大学遠赤外領域開発研究センター（令和元年度より本課題に関する共同研究契約を締結）で開発した光伝導アンテナ（PCA）をTHz発光及び検出素子として用いたTHz-TDSと、qPlusセンサー方式（金探針を接着）の非接触AFMにより構成した。
令和２年度はqPlusセンサーへの金探針接着の顕微鏡下でのプロトコルを構築し、qPlusセンサーを繰り返しリサイクルし使用可能とした。また、通常のTHz-TDSでは、光チョッパーを用いた照射光の変調によりロックイン検出を行うが、本システムでは、qPlus方式金探針の試料垂直方向への励振により近接場THz信号に変調を与え、これをロックイン検出することとし、近接場でのLTEM信号およびTHz-TDS信号検出に成功した。近接場でのナノスケール空間分解能を評価するため、ヒ化インジウム(InAs)およヒ化ガリウム(GaAs)基板に金属ナノ周期構造をリソグラフィによりパターニングし、近接場THz分光イメージングを試みた。また、PCAに用いる低温成長GaAs基板のヘテロ界面を超高真空極低温環境下STM分光により行い、遠赤センターとの共同研究として、論文発表を複数件行い、発光および検出に用いるPCAの高度化を進めた。
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