2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of tip-enhanced and time-resolved THz nanospectroscopy
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20H02625
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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) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 先端増強 / テラヘルツ分光 / 近接場 / 時間分解 / 顕微分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高空間分解能走査プローブ顕微鏡(SPM)と高時間分解能THz分光の融合により、高空間分解能高時間分解能を有す近接場THz分光法の開発を行った。１）ナノレーザーTHz発光分光(nano-LTEM)、２）ナノTHz時間領域分光(nano-THz-TDS)、その融合した３）ナノ光励起THzプローブ分光(nano-OPTP)を統合開発した。１）２）３）の装置を同一チャンバーシステムに構築する設計を行った。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連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。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とし、近接場LTEM信号及びTHz-TDS信号検出に成功した。
さらに、パルス列のMHzオーダーの繰り返し返し周波数をロックイン検出に用いることを提案し従来法に比べて１００倍以上の高速THz-TDS取得に成功し、ロックイン時定数1μsでのリアルタイムTHz検出が可能であると示した。本提案手法は、パルスレーザーの繰り返し周波数を信号変調に用いるため、より高繰り返しのパルスを用いることでさらなる高速化が可能である。また、PCA-THz発生器の場合、ACバイアス電圧の高速変調がMHzオーダーで可能であるが、本提案手法では、PCA発生器以外のあらゆるTHz波発生機構に適応可能である。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Direct identification of point defects in LT-GaAs by STM/STS measurements and DFT calculations for THz device applications2022
Author(s)
Akihiro Izumi, Mary Clare Escano, Maria Herminia Balgos, Tien Quang Nguyen, Elizabeth Ann Prieto, Elmer Estacio, Arnel Salvador, Armando Somintac, Rafael Jaculbia, Takashi Furuya, Hideaki Kitahara, Norihiko Hayazawa, Yousoo Kim, Masahiko Tani,
Organizer
40th Samahang Pisika ng Pilipinas (SPP) Physics Conference
Int'l Joint Research
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