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2015 Fiscal Year Annual Research Report

非線形光学効果を応用したスピン量子ビーム源の開発

Research Project

Project/Area Number 25706031
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

桑原 真人  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (50377933)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywordsスピン / 量子ビーム / 量子光デバイス
Outline of Annual Research Achievements

高耐久性NEAフォトカソードを用いて、二光子励起過程によるスピン偏極電子線の生成を目指す。このためInGaNをフォトカソードに採用し、①二光子吸収の下、その量子効率および放出電流の励起レーザーパワー密度ならびに励起波長のスペクトルを測定する。これにより二光子励起過程由来の電子生成であることを確認する。さらに ②フォトルミネッセンス測定によりフォトカソード内部の結合状態密度や励起電子の緩和過程を測定し、円偏光度測定を介して固体内部での電子励起状態の測定を実施する。次に③エミッタンスの検討を行い、一光子励起と二光子励起の違いを検証する。これにより、非線形吸収過程により高輝度化が可能であることを実証する。本年度は下記の3点について実施した。
(1)二光子励起による放出スポットサイズの減少:1光子励起時のエミッタンスと2光子励起におけるエミッタンスの違いを評価した。これにより、二次の吸収過程に起因する放出スポットの縮小が初期エミッタンス低減に寄与されると推察された。同波長のレーザーを用いた場合、その回折限界を超える励起スポット径が実現でき、フォトカソード型電子源の新しい展開を示唆する知見を得た。
(2)PL測定による円偏光二光子励起過程における電子励起の確認:PL測定系においてパルス励起光源を円偏光にして、ルミネッセンス光の高次特性を測定した。これにより、2光子励起のみならず3次の吸収も確認される光子強度および波長があることを確認した。二次の吸収によってのみスピン偏極電子励起が可能であるため、その条件を探索し、最適な条件を見いだすことに成功した。
(3)国際的な成果発表:これまでの研究成果を電子顕微鏡関連の国際会議(2nd East-Asia Microscopy Conference, Young scientists satellite meeting in EAMC, International Symposium on EcoTopia Science 2015)にて発表した。このうち1つは招待講演である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] スピン偏極パルスTEMにおける超高速時間分解能とそのビーム品質2015

    • Author(s)
      桑原真人、宇治原徹、浅野秀文、齋藤晃、田中信夫
    • Journal Title

      顕微鏡

      Volume: 50 Pages: 151-155

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] コヒーレントスピン偏極電子線をもちいた時間分解顕微法の開発2016

    • Author(s)
      桑原真人
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
    • Invited
  • [Presentation] Spinor interfernce in transmission electron microscope2015

    • Author(s)
      M. Kuwahara, K. Sameshima, K. Aoki, H. Asano, T> Ujihara, K. Saitoh, N. Tanaka
    • Organizer
      Internatinal Symposium on EcoTopia Science
    • Place of Presentation
      Nagoya, Japan
    • Year and Date
      2015-11-27 – 2015-11-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Time-resolved LVTEM using spin-polarized electron beam2015

    • Author(s)
      Makoto Kuwahara
    • Organizer
      Young Scientists Satellite Meeting in The 2nd East-Asia Microscopy Conference
    • Place of Presentation
      Awaji, Japan
    • Year and Date
      2015-11-27 – 2015-11-28
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Coherences of spin-polarized and pulsed electron beam extracted from a semiconductor photocathode in TEM2015

    • Author(s)
      Makoto Kuwahara
    • Organizer
      The 2nd East-Asia Microscopy Conference
    • Place of Presentation
      Himeji, Japan
    • Year and Date
      2015-11-24 – 2015-11-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] スピン偏極透過電子顕微鏡が拓く材料解析の可能性2015

    • Author(s)
      桑原真人
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-18
    • Invited
  • [Presentation] スピン偏極電子源とその磁性体観察の可能性2015

    • Author(s)
      桑原真人
    • Organizer
      応用物理学会 第26回基礎セミナー「ナノスピン構造の作製・評価技術」
    • Place of Presentation
      Nagoya, Japan
    • Year and Date
      2015-08-03 – 2015-08-03
  • [Presentation] 負の電子親和性をもつエミッタから放出される 電子の性質2015

    • Author(s)
      桑原 真人,南保 由人,齋藤 晃,浅野 秀文,宇 治原 徹,田中 信夫
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第71回学術講演会
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2015-05-13 – 2015-05-15
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 分析装置2015

    • Inventor(s)
      桑原真人、田中信夫、齋藤晃、宇治原徹
    • Industrial Property Rights Holder
      桑原真人、田中信夫、齋藤晃、宇治原徹
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願-2015-121398
    • Filing Date
      2015-06-06

URL: 

Published: 2017-01-06  

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