力検出を用いた近接場光学顕微鏡の単原子観察機構の研究

• 研究課題/領域番号: 15K13382
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 光工学・光量子科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 李 艶君 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50379137)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: near-field / optical microscopy / imaging / AFM / 近接場光学顕微鏡 / 超高感度化 / 超高分解能化

研究成果の概要

本研究は、「力検出を用いた近接場光学顕微鏡の超高感度化・超高分解能化を実現するとともに、その原子分解能観察の機構を解明すること」を目的とする。
研究成果として、まず、近接場光学顕微鏡の超高感度化・超高分解能化を実証した。また、 サファイア表面を用いた画像化機構を検討した。その結果、最表面のアルミニウム原子が輝点として画像化されていることが分かった。、サファイア表面のアルミニウム原子が近接場光の3次元分布としてどのように撮像されるかを理論的・実験的に検討した。この結果は、近接場光像として、表面原子の電場に対する分極率の変化が主に画像化されることを示唆している。

研究成果

• [雑誌論文] Heterodyne Technique in Photoinduced Force Microscopy with Photothermal Effect (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Yamanishi, Y. Naitoh, Y. J. Li and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 110 号: 12 ページ: 123102-123102
  • DOI: 10.1063/1.4978755
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Investigation of tunneling current and local contact potential difference on the TiO2(110) surface by AFM/KPFM at 78 K (2017)
  • 著者名/発表者名: H. F. Wen, Y. J. Li, E. Arima, Y. Naitoh, Y. Sugawara, R. Xu and Z. H. Cheng
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 28 号: 10 ページ: 105704-105704
  • DOI: 10.1088/1361-6528/aa5aef
  • 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] Investigation of the surface potential of TiO2(110) by frequency-modulation Kelvin probe force microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: L. Kou, Y. J. Li, T. Kamijo, Y. Naitoh and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 27 号: 50 ページ: 505704-505704
  • DOI: 10.1088/0957-4484/27/50/505704
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Growth Models of Coexisting p(21) and c(62) Phases on Oxygen-Terminated Cu(110) Surface Studied by Noncontact Atomic Force Microscopy at 78 (2016)
  • 著者名/発表者名: Yan Jun Li, Seung Hwan Lee, Yukinori Kinoshita, Zong Min Ma, Huanfei Wen, Hikaru Nomura, Yoshitaka Naitoh, and Yasuhiro Sugawara
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 27 号: 20 ページ: 205702-205708
  • DOI: 10.1088/0957-4484/27/20/205702
  • 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] Distance dependence of atomic-resolution near-field imaging on α-Al2O3 (0001) surface with respect to surface photovoltage of silicon probe tip (2016)
  • 著者名/発表者名: Junsuke Yamanishi, Takashi Tokuyama, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, and Yasuhiro Sugawara
  • 雑誌名: Nano Research 巻: 9 ページ: 530-536
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Atomic force microscopy identification of Al-sites on ultrathin aluminum oxide film (2015)
  • 著者名/発表者名: Yan Jun Li, J Brndiar, Y Naitoh, Y Sugawara and I Štich
  • 雑誌名: Atomic force microscopy identification of Al-sites on ultrathin aluminum oxide film 巻: 26 号: 50 ページ: 505704-505708
  • DOI: 10.1088/0957-4484/26/50/505704
  • 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] Atomic-Resolution Imaging of the Optical Near Field Based on the Surface Photovoltage of a Silicon Probe Tip (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Sugawara, Junsuke Yamanishi, Takashi Tokuyama, Yoshitaka Naitoh, and Yan Jun Li
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW APPLIED 巻: 3 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevapplied.3.044020
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Surface potential imaging with atomic resolution by frequency-modulation Kelvin probe force microscopy without bias voltage feedback (2015)
  • 著者名/発表者名: L. Kou, Z. M. Ma, Y. J. Li, Y. Naitoh, M. Komiyama, and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 26 号: 19 ページ: 195701-195701
  • DOI: 10.1088/0957-4484/26/19/195701
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetic force microscopy using tip magnetization modulated by ferromagnetic resonance (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji Arima, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, Satoru Yoshimura, Hitoshi Saito, Hikaru Nomura, Ryoichi Nakatani and Yasuhiro Sugawara
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 26 号: 12 ページ: 125701-6
  • DOI: 10.1088/0957-4484/26/12/125701
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] The investigation of topography, surface potential and local dipole moment on TiO2(110) surface by AFM/EFM (2016)
  • 著者名/発表者名: H. F. Wen, Y. J. Li, H Yokoyama, Y Naitoh and Y Sugawara
  • 学会等名: 2016 International Conference on Materials, Manufacturing and Mechanical Engineering
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2016-12-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Aomic-resolution Simutaneous Imaging of Topography,Surface Potential and Dipole Moment on TiO2(110) Surface (2016)
  • 著者名/発表者名: H. F. Wen,Y. Naitoh, Y. J. Li, and Y. Sugawara
  • 学会等名: Asia-Pacific Symposium on Solid Surfaces & Cross-Strait Symposium on Solid Surfaces
  • 発表場所: Taipei/Taiwan
  • 年月日: 2016-11-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Photon-induce Force Microscopy in Heterodyne AM Technique (2016)
  • 著者名/発表者名: Junsuke Yamanishi, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, and Yasuhiro Sugawara
  • 学会等名: Optical Manipulation Conference
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2016-05-17
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of Pd nanoparticles on Al2O3/NiAl(110) surface under CO gas condition by AFM/KPFM (2016)
  • 著者名/発表者名: Yan Jun Li, Yoshitaka Naitoh and Yasuhiro Sugawara
  • 学会等名: The 4th Japan - China Symposium on Nanomedicine
  • 発表場所: Kitakyushu International Conference Center
  • 年月日: 2016-05-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 静電気力顕微鏡による機能性材料の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 李艶君、温煥飛、横山弘尭、末貞昌英、渡邉友啓、多田昌史、内藤賀公、菅原康弘
  • 学会等名: 応用物理学会関西支部「表面・界面の顕微分析セミナー」
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2016-03-03
  • 招待講演
• [学会発表] Atomic Resolution Imaging of Photon-induced Force on the Sapphire α-Al2O3(0001) Surface (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara, J. Yamanishi, Y. Naitoh and Y. J. Li
  • 学会等名: The international symposium on “Recent Trends in Analysis Techniques for Functional Materials and Devices”
  • 発表場所: Osaka Univ. Osaka
  • 年月日: 2015-12-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Identification of Al Atoms Sites on Al2O3 /NiAl(110) Surface by NC-AFM (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. J. Li, H. Yokoyama, Y. Naitoh and Y. Sugawara
  • 学会等名: EMN Bangkok Meeting (Eenergy, Materials, Nanotechnology)
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2015-11-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Atomic-scale Imaging of Electronic Properties of the Surface by Electrostatic Force Microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: H. F. Wen, M. Suesada, Y. Naitoh, Y. J. Li and Y. Sugawara
  • 学会等名: EMN Bangkok Meeting (Eenergy, Materials, Nanotechnology)
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2015-11-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ケルビンプローブ力顕微鏡による機能材料評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 李艶君、温煥飛、横山弘尭、末貞昌英、渡邉友啓、多田昌史、内藤賀公、菅原康弘
  • 学会等名: 第７６回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋 国際会議場
  • 年月日: 2015-09-01
  • 招待講演
• [学会発表] Simultaneous AFM/STM Measurements of Electronic State and Stable Contrast Mode on Rutile TiO2(110) Surface by W-coated Si Tip (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. J. Li, Y. Tsukuda, Y. Naitoh, Y. Sugawara
  • 学会等名: The Third China-Japan symposium on Nanomedicine
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2015-06-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Atomic Resolution Imaging of topography and optical near-field on insulating Surface (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Yamanishi, Y. Naitoh, Y. J. Li, Y. Sugawara
  • 学会等名: The Third China-Japan symposium on Nanomedicine
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2015-06-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Identification of Al Atoms Sites on Ultrathin Al2O3 film on NiAl(110) Surface by NC-AFM (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. J. Li, Y. Naitoh, Y. Sugawara, J. Brndiar and I. ˇStich
  • 学会等名: Collaborative Conferenceon 3D and Materials Research (CC3DMR)
  • 発表場所: Busan, South Krorea
  • 年月日: 2015-06-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Atomic Resolution Imaging of topography and optical near-field on the sapphire α-Al2O3 (0001) Surface (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara, J. Yamanishi, Y. Naitoh, Y. J. Li
  • 学会等名: Collaborative Conferenceon on 3D and Materials Research (CC3DMR)
  • 発表場所: Busan, South Krorea
  • 年月日: 2015-06-15
  • 国際学会 / 招待講演