Highly spatial resolution AFM-TES analysis of hetero structure of transition metal dichalcogenide

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05413
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Inose Tomoko 京都大学, 高等研究院, 特定助教 (10772296)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 雲林院 宏 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (40519352) ; 宮田 耕充 東京都立大学, 理学研究科, 准教授 (80547555)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 探針増強分光 / 銀ナノワイヤー / プラズモン / 遷移金属ダイカルコゲナイド

Outline of Final Research Achievements

In this study, we fabricated a new AFM-Tip-enhanced spectroscopy(TES) probe which can realize remote excitation scanning probe microscopy (RE-TES) to investigate the electronic states of heterojunctions in detail. Specifically, we established a method to immobilize two parallel silver nanowires (AgNWs) onto an AFM chip and used this as a new remote excitation RE-TES probe. Using this probe, we observed a transition metal dichalcogenide (TMD) sample, MoSe2/WSe2, with a heterojunction. As a result, in remote excitation luminescence mapping, we succeeded in observing the emission spectrum mapping and emission spectrum shift of the sample with high spatial resolution and high contrast, compared to direct excitation RE-TES and confocal fluorescence microscopy.

Free Research Field

ナノ材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、ナノワイヤー2本を用いた新たなAFM-TESプローブを用いてリモート励起計測を行うことで、高空間分解能かつ高コントラストでの発光スペクトルマッピングが可能になった。これにより、2次元薄膜材料の局所的な電子状態の詳細を捉えることが可能になった。TMDをはじめとする2次元薄膜材料は、半導体デバイス等への応用が期待されており、将来的には本研究で開発したプローブを半導体デバイス性能の詳細評価へと応用することも可能である。