極低温テラヘルツSNOM/STMの開発

• 研究課題/領域番号: 15H05423
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 梶原 優介 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (60512332)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円); 2017年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2016年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2015年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
• キーワード: エバネッセント波 / テラヘルツ波 / 極低温 / 量子井戸 / 熱雑音 / ショット雑音 / 近接場顕微鏡 / パッシブ計測 / 非平衡現象 / 走査プローブ顕微鏡 / テラヘルツ/赤外材料・素子 / 近接場光 / 走査トンネル顕微鏡 / 表面物性

研究成果の概要

本研究の目的は，表面電子系が本質的な役割を果たす物質現象をより深く探るため， THz-SNOMの能力を飛躍的に発展させることにあった．そのため，単色のみ検出可能であったTHz検出器CSIPの多色化を進め，3色CSIPを実現した．また観察対象を極低温(4.2 K)まで拡張する極低温SNOM/STMを低温チャンバ内に設計・構築し，遠隔場画像の取得および低温AFM駆動を達成した．加えて，応用展開を見据えて常温試料からのナノサーモメトリー技術を確立した．

研究成果

• [雑誌論文] Measuring moisture content of pulp-injection molded products with terahertz waves (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kajihara, Yuta Tamura, Keisuke Matsuzaka, Shotaro Kadoya, and Fuminobu Kimura
  • 雑誌名: Int J. Automation Technology 巻: 11 ページ: 766-771
  • NAID: 130007505866
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A high signal-to-noise ratio passive near-field microscope equipped with a helium-free cryostat (2017)
  • 著者名/発表者名: K.-T. Lin, S. Komiyama, S. Kim, K. Kawamura, and Y. Kajihara
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 88 号: 1 ページ: 13706-13706
  • DOI: 10.1063/1.4973985
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 揺らぎをナノスケールで観察する顕微鏡 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梶原優介，小宮山進
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 86 ページ: 198-203
  • NAID: 130007715461
• [雑誌論文] Improved Performance of Ultrahigh-Sensitive Charge-Sensitive Infrared Phototransistors (CSIP) (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kim, S. Komiyama, S. Matsuda, M. Patrashin, and Y. Kajihara
  • 雑誌名: Internatinal Journal of High Speed Electgronics and Systems 巻: 25 号: 03n04 ページ: 1640021-1640021
  • DOI: 10.1142/s0129156416400218
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 物質からの発光をナノスケールで検出する顕微技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 梶原優介
  • 雑誌名: 化学工業 巻: 7 ページ: 15-21
• [雑誌論文] Tip size dependence of passive near-field microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Kuan-Ting Lin, Susumu Komiyama, and Yusuke Kajihara
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 41 号: 3 ページ: 484-488
  • DOI: 10.1364/ol.41.000484
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 超高感度THz波検出器（CSIP）の感度評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 根間裕史, 小宮山進, 金鮮美, 梶原優介
  • 雑誌名: 生産研究 巻: 68 号: 2 ページ: 175-178
  • DOI: 10.11188/seisankenkyu.68.175
  • NAID: 130005140976
  • ISSN: 0037-105X, 1881-2058
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Two-color detection with charge sensitive infrared phototransistors (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Kim, S. Komiyama, T. Ueda, T. Satoh, and Y. Kajihara
  • 雑誌名: Applied Physics Lettters 巻: 107 号: 18 ページ: 182106-182106
  • DOI: 10.1063/1.4935256
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 低温THz近接場顕微鏡用Pt/Irプローブの作製 (2018)
  • 著者名/発表者名: 金親達哉，梁穎慧，林冠廷，梶原優介
  • 学会等名: 2018年度精密工学会春季大会学術講演会
• [学会発表] 金属ナノ薄膜上の熱励起エバネッセント波の観測と解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菊池章，林冠廷，金 鮮美，木村文信，梶原優介
  • 学会等名: 2018年度精密工学会春季大会学術講演会
• [学会発表] ドーム型レンズを用いたTHz検出器CSIPの量子効率改善の検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山中和之，金鮮美，木村文信，梶原優介
  • 学会等名: 2018年度精密工学会春季大会学術講演会
• [学会発表] グラフェンにおけるショット雑音のナノスケールイメージング (2017)
  • 著者名/発表者名: 林 冠廷、根間 裕史、翁 銭春、金 鮮美、菅原健太、尾辻泰一、小宮山 進、梶原 優介
  • 学会等名: 2017春季第64回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Hot electron nano-imaging and real-space energy dissipation of operating microelectronic devices at room-temperature (2017)
  • 著者名/発表者名: Weng Qianchun, Komiyama Susumu, An Zhenghua, Kajihara Yusuke
  • 学会等名: 2017春季第64回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 物質自身のTHz発光をナノスケールで検出する顕微技術 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梶原優介
  • 学会等名: テラヘルツテクノロジーフォーラム2017年度講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Real-space nano-imaging of hot electron dynamics (2017)
  • 著者名/発表者名: Qianchun Weng, Susumu Komiyama, Le Yang, Zhenghua An, Yusuke Kajihara, Wei Lu
  • 学会等名: The 42th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Near-field nanoscopy of shot noise in bilayer graphene (2017)
  • 著者名/発表者名: K.-T. Lin, Q. Weng, H. Nema, S. Kim, K. Sugawara, T. Otsuji, S. Komiyama, and Y. Kajihara
  • 学会等名: 22nd International Conference on Electronic Properties of Two Dimensional Systems (EP2DS-22)
  • 国際学会
• [学会発表] Visualize hot electrons in two-dimensional devices at steady-state (2017)
  • 著者名/発表者名: Qianchun Weng, Susumu Komiyama, Le Yang, Zhenghua An, Yusuke Kajihara, and Wei Lu
  • 学会等名: 22nd International Conference on Electronic Properties of Two Dimensional Systems (EP2DS-22)
  • 国際学会
• [学会発表] Multicolor Charge-Sensitive Infrared Phototransistors (CSIPs) (2017)
  • 著者名/発表者名: Sunmi Kim, Susumu Komiyama, Mikhail Patrashin, Iwako Hosako, and Yusuke Kajihara
  • 学会等名: 42th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
  • 国際学会
• [学会発表] Near-field nanoscopy of current-induced excess noise in graphene (2017)
  • 著者名/発表者名: K.-T. Lin, Q. Weng, H. Nema, S. Kim, K. Sugawara, T. Otsuji, S. Komiyama, and Y. Kajihara
  • 学会等名: 42th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
  • 国際学会
• [学会発表] Nano-probing of Spontaneous Evanescent Waves on Thin Layer Films Derived from Local Noises (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Kikuchi, Kuan-Ting Lin, Hirofumi Nema, Sunmi Kim, and Yusuke Kajihara
  • 学会等名: International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology (ASPEN 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Improving Quantum Efficiency of Quantum Well-based Sensitive Terahertz Detector (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Yamanaka, Sunmi Kim, Fuminobu Kimura and Yusuke Kajihara
  • 学会等名: International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology (ASPEN 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Nano-imaging of Excess Noise in Graphene with THz Near-field Microscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: K.-T. Lin, Q. Weng, H. Nema, S. Kim, K. Sugawara, T. Otsuji, S. Komiyama, and Y. Kajihara
  • 学会等名: The 25th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM25)
  • 国際学会
• [学会発表] Observation and analysis of thermal evanescent waves on ultra-thin Au films (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Kikuchi, K.-T. Lin, H. Nema, F. Kimura and Y. Kajihara
  • 学会等名: The 25th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM25)
  • 国際学会
• [学会発表] 電荷敏感型赤外光子検出器(CSIP)による多色光検出 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金 鮮美，小宮山 進， パトラシン ミハイル，寳迫 巌，梶原優介
  • 学会等名: 第78回秋季応用物理学会学術講演会
• [学会発表] Nanoscale temperature mapping of current-heated narrow metal wires (2017)
  • 著者名/発表者名: Weng Qianchun, Lin Kuanting, Yoshida Kenji, Komiyama Susumu, Hirakawa Kazuhiko, and Kajihara Yusuke
  • 学会等名: 第78回秋季応用物理学会学術講演会
• [学会発表] THzエバネッセント波の金薄膜厚さ依存性の検証 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菊池章，林冠廷，金 鮮美，根間裕史，梶原優介
  • 学会等名: 2017年度精密工学会秋季大会学術講演会
• [学会発表] 高感度THz検出器CSIPの量子効率向上へ向けた基礎検証 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山中和之，金鮮美，木村文信，梶原優介
  • 学会等名: 2017年度精密工学会秋季大会学術講演会
• [学会発表] Improved Performance of Ultrahigh-sensitive Charge-Sensitive Infrared Phototransistors(CSIP) (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kim, S. Komiyama, M. Patrashin, Y. Kajihara
  • 学会等名: 5th Russia-Japan-USA-Europe Symposim on Fundamental & Applied Problems of Terahertz Device & Technologies (RJUSE TeraTech-2016)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2016-10-31
  • 国際学会
• [学会発表] A Highly Sensitive Passive THz Near-field Microscope with a Cryogen-free Cryostat (2016)
  • 著者名/発表者名: K.-T. Lin, S. Komiyama, S. Kim, K. Kawamura, and Y. Kajihara
  • 学会等名: 5th Russia-Japan-USA-Europe Symposim on Fundamental & Applied Problems of Terahertz Device & Technologies (RJUSE TeraTech-2016)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2016-10-31
  • 国際学会
• [学会発表] Improved signal-to-noise ratio in a passive THz near-field microscope equipped with a helium-free cryostat (2016)
  • 著者名/発表者名: K.-T. Lin, S. Komiyama, S. Kim, K. Kawamura, and Y. Kajihara
  • 学会等名: 41st International Conference of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2016)
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 2016-09-25
  • 国際学会
• [学会発表] An Efficient Nanogap Antenna for Charge-Sensitive Infrared Phototransistors (2016)
  • 著者名/発表者名: . Kim, S. Komiyama, M. Patrashin, Y. Kajihara
  • 学会等名: 41st International Conference of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2016)
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 2016-09-25
  • 国際学会
• [学会発表] Probing phonon-derived thermal evanescent waves with different wavelengths (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kajihara, Takafumi Yokoyama, Kuan-Ting Lin, and Sunmi Kim
  • 学会等名: 41st International Conference of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2016)
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 2016-09-25
  • 国際学会
• [学会発表] パッシブ近接場顕微計測に対する探針配置の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林 冠廷，小宮山 進，金 鮮美，梶原 優介
  • 学会等名: 第77回秋季応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 新潟朱鷺メッセ
  • 年月日: 2016-09-05
• [学会発表] 金属表面に電流で誘起される電磁エバネッセント波 (2016)
  • 著者名/発表者名: 根間 裕史、林 冠廷、金 鮮美、小宮山 進、梶原 優介
  • 学会等名: 第77回秋季応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 新潟朱鷺メッセ
  • 年月日: 2016-09-05
• [学会発表] 裏面入射による電荷敏感型赤外光子検出器(CSIP)の量子効率向上 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金 鮮美，小宮山 進，パトラシン ミハイル，林 冠廷，根間 裕史，山中 和之，梶原 優介
  • 学会等名: 第77回秋季応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 新潟朱鷺メッセ
  • 年月日: 2016-09-05
• [学会発表] Ultra-highly sensitive passive near-field microscopy of electromagnetic evanescent waves (2016)
  • 著者名/発表者名: Kuan-Ting Lin, Susumu Komiyama, and Yusuke Kajihara
  • 学会等名: Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS)
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2016-08-08
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a cryogen-free passive near-field microscope (2016)
  • 著者名/発表者名: Kuan-Ting Lin, Susumu Komiyama, Sunmi Kim, Ken-ichi Kawamura, and Yusuke Kajihara
  • 学会等名: Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS)
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2016-08-08
  • 国際学会
• [学会発表] Terahertz nanoscopy of spontaneous surface waves on dielectrics (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kajihara, Takafumi Yokoyama, Kuan-Ting Lin, and Sunmi Kim
  • 学会等名: euspen’s 16 th International Conference & Exhibition
  • 発表場所: Nottingham, UK
  • 年月日: 2016-05-30
  • 国際学会
• [学会発表] パッシブ型THz近接場顕微鏡における信号温度依存性の観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林 冠廷、小宮山 進、金 鮮美、河村 賢一、梶原 優介
  • 学会等名: 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学，東京
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 電流によりグラフェン表面に誘起される電磁エバネッセント波ーパッシブ・テラヘルツ近接場顕微鏡による可視化ー (2016)
  • 著者名/発表者名: 根間裕史，林冠廷，金鮮美，菅原健太，尾辻泰一，小宮山進，梶原優介
  • 学会等名: 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学，東京
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Laser-assisted tip positioning method for a passive near-field microscope (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kajihara and Yuta Kanehara
  • 学会等名: The 8th International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century (LEM21)
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-10-19
  • 国際学会
• [学会発表] Probing thermal evanescent waves on dielectrics with a passive near-field microscope (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoyama, K.-T. Lin, S. Kim, Y. Kajihara
  • 学会等名: International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments (ISMTII2015)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2015-09-24
  • 国際学会
• [学会発表] A passive THz near-field microscope equipped with a helium-free cryostat (2015)
  • 著者名/発表者名: Kuan-Ting Lin, Susumu Komiyama, Sunmi Kim, Ken-ichi Kawamura, and Yusuke Kajihara
  • 学会等名: International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments (ISMTII2015)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2015-09-23
  • 国際学会
• [学会発表] 誘電体上の熱励起エバネッセント波の観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梶原優介，横山貴文，金鮮美，林冠廷
  • 学会等名: 第76回秋季応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場，愛知
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] パッシブ型THz近接場顕微鏡による誘電体エバネッセント波の検出と評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横山貴文，林冠廷，金鮮美，梶原優介
  • 学会等名: 2015年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 東北大学，宮城
  • 年月日: 2015-09-04
• [学会発表] Probing thermal evanescent waves on dielectric surfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kajihara, Takafumi Yokoyama, Kuan-Ting Lin, and Sunmi Kim
  • 学会等名: The 40th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2015)
  • 発表場所: The Chinese University of Hong Kong, Hong Kong
  • 年月日: 2015-08-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Passive terahertz near-field microscopy with 20 nm resolution (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kajihara
  • 学会等名: International Symposium on Surface Topography & Optical Microscopy (IS2TOM) 2015
  • 発表場所: Beidahuang International Hotel, Harbin, China
  • 年月日: 2015-07-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 梶原研究室
  • URL: http://www.snom.iis.u-tokyo.ac.jp/