2014 Fiscal Year Annual Research Report
ナノキャビティにおけるプラズモン増強光局所電子励起に関する研究
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23540373
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
西谷 龍介 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50167566)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
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| Keywords | プラズモン / 局所光電子励起 / 光励起トンネル電流 / ナノキャビティ / トンネル発光 / SPR / 時間分解測定 / STM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノスケール光学測定を実現するために、局所光電子放出および局所光反射スペクトルのナノスケール局所測定に関する研究を前年度に引き続き行った。第一に、局所光電子をＳＴＭ探針で検出すること、第二に表面プラズモン共鳴反射においてナノスケール領域検出のためのＳＴＭ探針による近接場効果についての研究を行った。
第一の局所光電子検出においては、パルスレーザーをSTM探針先端近傍試料に照射しながら、STM探針で検出される電流をSTM探針-試料間距離の関数として測定した。これにより、光励起トンネル電流を、光励起条件（パワー、フォトン数）を変えて実験を行った。これらの結果を、光励起状態での金表面からの励起電子のトンネル電流の理論計算を、バイアス電圧、レーザーフォトンエネルギーをパラメータとして実施し、実験で得られたトンネル電流およびレーザーパワーに依存したトンネル電流のSTM探針金試料間距離変化を定性的に説明することができた。
第二の局所ＳＰＲ検出については、光反射におけるプラズモン共鳴におけるSTM探針先端金属の電磁場増強効果を測定する実験を行うために、ＳＰＲとSTMを結合した装置の基礎実験を行い、作成した装置が利用可能であることを確認した。さらに、ＳＴＭ探針による近接場がＳＰＲ反射に影響し、ナノスケール領域の反射を選択的に測定可能な条件を示すために、ＳＴＭ結合ＳＰＲの反射における表面プラズモン共鳴電磁場計算シミュレーションを行った。ここで、ＳＴＭ探針先端の曲率半径として100nmを想定し、探針と試料間ギャップを1nmから500nm程度変化させ、反射スペクトル変化および偏光度変化のシミュレーション計算を行った。また、入射レーザービーム径を変えた計算も行い、入射レーザービーム径が25ミクロン程度であれば、ＳＴＭ探針局所場によるナノスケールＳＰＲ検出が可能であるという結論を得た。
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