高分解能レーザ光電子分光装置の開発と金属ナノ構造体励起量子化電子状態の研究

• 研究課題/領域番号: 15684006
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 神戸大学 (2004-2005); 東北大学 (2003)
• 研究代表者: 田中 章順 神戸大学, 工学部, 助教授 (40250667)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 30,810千円 (直接経費: 23,700千円、間接経費: 7,110千円); 2005年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2004年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2003年度: 22,490千円 (直接経費: 17,300千円、間接経費: 5,190千円)
• キーワード: レーザ光電子分光 / 時間分解2光子光電子分光 / 金属ナノ構造体 / 励起ダイナミクス

研究概要

本研究では、まず第1にフェムト秒超短パルスレーザを励起光源とした高(エネルギー、時間、角度)分解能時間分解・角度分解2光子光電子分光装置を開発することを目的とした。そして分子線エピタキシー(MBE)法により作製した金属人工格子の最小構成単位である遷移金属基板上の貴金属ナノ薄膜についての角度分解2光子光電子分光測定より、フェルミレベル直上に発現する非占有量子化電子構造の詳細について明らかにし、これらの非占有量子化電子準位を中間励起状態にした時間分解・角度分解2光子光電子分光により、量子状態(エネルギーE、運動量k)分解した金属ナノ薄膜構造における励起電子ダイナミクスを明らかにすることを第2の目的とした。本年度は昨年度までにほぼ構築した高分解能時間分解・角度分解光電子分光装置の改良、調整を引き続き行い、それらの装置を用いて、当初の計画通りMBE法により系統的に作製した遷移金属基板上の貴金属ナノ薄膜について、それらの非占有量子化電子構造及び励起電子ダイナミクスの直接観測を現在行っている。また通常の実験室光源を用いた角度分解光電子分光により、上記と同様の貴金属ナノ薄膜に発現するフェルミ準位近傍の占有量子化電子構造の詳細(量子化準位のエネルギー固有値及びそれらの膜厚依存性、基板電子構造との混成効果)について明らかにした。これらの実験結果は現在考察を行っている励起電子ダイナミクス、とりわけ電子-電子散乱過程を議論する上でリファレンスとなる。

研究成果

• [雑誌論文] Passivant dependence of nanoparticle-substrate interaction on alkanethiolate-passivated Au nanoparticles on graphite substrates (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Imamura
  • 雑誌名: Physical Review B 73(印刷中)(2006年3月)
• [雑誌論文] Femtosecond time-resolved two-photon photoemission study of organic semiconductor copper phthalocyanine film (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 144-147 ページ: 327-329
  • NAID: 120000944239
• [雑誌論文] Quantum phenomena in surface-passivated metallic nanoparticles studied by photoelectron spectroscopy (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Tanaka
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 30 ページ: 565-570
• [雑誌論文] Photoemission study of alkanethiolate-passivated Au nanoparticles prepared by digestive ripening process (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Imamura
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 30 ページ: 537-540
• [雑誌論文] Growth and electronic structure of Ag nanofilms on Fe(110) substrates (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Sasaki
  • 雑誌名: Thin Solid Films 489 ページ: 350-353
• [雑誌論文] Surface-passivants dependence of photoemission spectra of alkanethiolate-passivated Au nanoparticles on the HOPG substrates (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Tanaka
  • 雑誌名: UVSOR Activity Report 32 ページ: 105-105
• [雑誌論文] Femtosecond dynamic final-state effect in photoemission of surface-passivated metallic nanoparticles on graphite substrates (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Tanaka
  • 雑誌名: Applied Surface Science 237 ページ: 537-542
  • NAID: 120000944563
• [雑誌論文] X-ray photoemission study of dodecanethiolate-passivated Ag nanoparticles (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 73 ページ: 1543-1546
  • NAID: 110001974417
• [雑誌論文] Comparative angle-resolved photoemission study of Ag nanometer films grown on fcc Fe(111) and bcc Fe(110) (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Sasaki
  • 雑誌名: Physical Review B 70
• [雑誌論文] Angle-resolved photoemission study of CoSi_2 nanofilms grown on Si(111) substrates (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Sasaki
  • 雑誌名: Solid State Communications 129 ページ: 91-95
• [雑誌論文] Angle-resolved photoemission study of Ag nanofilms grown on fcc transition-metal(111) substrates (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Sasaki
  • 雑誌名: Solid State Communications 132 ページ: 719-724
• [雑誌論文] Dynamic final-state effect on the core-level photoemission of surface-passivated Au nanoparticles on the graphite substrates (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Tanaka
  • 雑誌名: UVSOR Activity Report 31 ページ: 85-85
• [図書] 放射光科学入門 (2004)
  • 著者名/発表者名: 田中 章順(共著)
  • 総ページ数: 373
  • 出版者: 東北大学出版会
• [文献書誌] A.Tanaka: "Hot-electron relaxation in layered semiconductor 2H-MoS_2 studied by time-resolved_two-photon_photoemission_spectroscopy"Physical Review B. 67. 113315-1-113315-4 (2003)
• [文献書誌] A.Tanaka: "Dynamic final-state nanoparticle-substrate interaction in the photoemission of dodecanethiolate-passivated Ag nanoparticles on graphite substrates"Physical Review B. 67. 033101-1-033101-4 (2003)
• [文献書誌] A.Tanaka: "Chemical states of dodecanethiolate-passivated Au nanoparticles : Synchrotron-radiation photoelectron spectroscopy"Solid State Communications. 126. 191-196 (2003)
• [文献書誌] A.Tanaka: "Electronic coupling of quantum-well states in double Ag nanofilm structures"Journal of Physical Society of Japan. 72. 879-883 (2003)
• [文献書誌] A.Tanaka: "Photoemission study of metallic nanoparticles passivated by dodecanethiolates : Silver nanoparticles"Surface Science. 532-535. 281-286 (2003)
• [文献書誌] A.Tanaka: "Femrosecond nanoparticle-substrate interaction in the photoemission final-state of surface-passivated metallic nanoparticles on graphite substrates"Transactions of the Materials Research Society of Japan. 28. 919-922 (2003)
• [文献書誌] A.Tanaka: "Dynamic final-state effect on the Au 4f core-level photoemission of dodecanethiolate-passivated Au nanoparticles on graphite substrates"Physical Review B. 68. 195415-1-195415-5 (2003)