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テラヘルツナノスコピーによる非平衡ダイナミクスの解析

研究課題

研究課題/領域番号 16F16065
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
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)

研究分担者 WENG QIANCHUN  東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2016-10-07 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2018年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワード近接場顕微鏡 / テラヘルツ波 / エバネッセント波 / 非平衡現象 / 格子温度 / 電子温度 / ナノスコピー / パッシブ計測 / ホットエレクトロン
研究実績の概要

本年度はGaAs/AlGaAs二次元電子系,および金属細線における非平衡現象観測を目的として研究を進めた.まず,GaAs/AlGaAs二次元電子系の狭窄部(500nm程度の幅)を作製し,狭窄部に対して交流バイアスを印加して変調電流を発生させ,その電流による電子の振舞いを,パッシブ型のTHz近接場顕微鏡を用いて観察した.具体的には,20nmの曲率半径を持つタングステンの先鋭探針の先端において物質のダイナミクスを反映したTHzエバネッセント波を散乱させ,超高感度THz検出器CSIPにて信号検出を行った.当該実験では,二次元電子系の狭窄部における過剰雑音(ホットエレクトロン)が観測された.ナノスケールのホットエレクトロン分布観察は史上初であり,Science誌に投稿・採択されるに至っている.加えて,金属細線上の非平衡現象観測も試み,ナノスケール分解能による格子温度のイメージングにも成功している.本内容もNano Letters氏に投稿・採択されている.加えて,パッシブ近接場顕微鏡,アクティブ近接場顕微鏡,サーマル原子間力顕微鏡の違いを実験的に注意深く調査し,パッシブ近接場顕微鏡のみが電子温度,格子温度をナノスケールで検出できることを明らかにしている.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Imaging of nonlocal hot-electron energy dissipation via shot noise2018

    • 著者名/発表者名
      Qianchun Weng, Susumu Komiyama, Le Yang, Zhenghua An, Pingping Chen, Svend-Age Biehs, Yusuke Kajihara, Wei Lu
    • 雑誌名

      Science

      巻: 360 号: 6390 ページ: 775-778

    • DOI

      10.1126/science.aam9991

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Near-field radiative nano-thermal imaging of non-uniform Joule heating in narrow metal wires2018

    • 著者名/発表者名
      Q. Weng, K. Lin, K. Yoshida, H. Nema, S. Komiyama, S. Kim, K. Hirakawa, and Y. Kajihara
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 18 号: 7 ページ: 4220-4225

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.8b01178

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Nano-thermometry of electrons and phonons2018

    • 著者名/発表者名
      Qianchun Weng, Robb Puttock, Craig Barton, Vishal Panchal, Le Yang, Zhenghua An, Yusuke Kajihara, Wei Lu, Alexander Tzalenchuk, and Susumu Komiyama
    • 学会等名
      IRMMW-THz2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] THz Nano-thermometry of Vanadium Dioxide Microwires2018

    • 著者名/発表者名
      H. Nema, K-T. Lin, Q. Weng, R. Ishii, H. Kamioka, S. Kim, S. Komiyama, and Y. Kajihara
    • 学会等名
      ACSIN-14 & ICSPM26
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hot electron nano-imaging and real-space energy dissipation of operating microelectronic devices at room-temperature2017

    • 著者名/発表者名
      Weng Qianchun, Komiyama Susumu, An Zhenghua, Kajihara Yusuke
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Real-space nano-imaging of hot electron dynamics2017

    • 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 (IRMMW-THz 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Near-field nanoscopy of shot noise in bilayer graphene2017

    • 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)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualize hot electrons in two-dimensional devices at steady-state2017

    • 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)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Near-field nanoscopy of current-induced excess noise in graphene2017

    • 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 42th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nano-imaging of Excess Noise in Graphene with THz Near-field Microscopy2017

    • 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)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanoscale temperature mapping of current-heated narrow metal wires2017

    • 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
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-10-11   更新日: 2024-03-26  

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