トンネル電流誘起によるテラヘルツ波の発光・検出・分光

• 研究課題/領域番号: 24686006
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 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): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 26,650千円 (直接経費: 20,500千円、間接経費: 6,150千円); 2014年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2013年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円); 2012年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
• キーワード: トンネル電流誘起発光 / テラヘルツ波 / 近接場顕微鏡 / エバネッセント波 / プローブ顕微鏡 / トンネル電流 / STM発光 / プロープ顕微鏡

研究成果の概要

本研究では，STM誘起によるTHz発光計測法の実現を目指した．目的を達成するため，THz近接場顕微鏡に対して，STM機能を付加して常温STMを作製しSTM発光検出にトライした．トンネル電流に起因すると考えられる近接場信号が確認できたものの，その確実な要因まではS/Nが悪いため確認できなかった．S/N向上のため，試料およびSTMを全て極低温環境下に将来的に持っていく必要がある．分光へ向けては，3重量子井戸を持つ2帯域タイプのCSIPを実現し， 1素子で高感度に2波長検出可能な検出器の実現に成功した．本発明は本研究分野における分光測定の実現可能性を大きく推し進める結果となった．

研究成果

• [雑誌論文] 計測技術-テラヘルツ計測- (2014)
  • 著者名/発表者名: 梶原優介
  • 雑誌名: プラスチック成形加工学会 巻: 26 ページ: 342-345
  • NAID: 130007960968
• [雑誌論文] パッシブかつナノスケールなTHz顕微技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梶原優介，林冠廷，金鮮美，小宮山進
  • 雑誌名: 生産研究 巻: 65 ページ: 811-815
  • NAID: 130003393847
• [雑誌論文] Terahertz single-photon detectors based on quantum wells (2013)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kajihara
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 113 号: 13 ページ: 136506-136506
  • DOI: 10.1063/1.4795517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nano-FTIR chemical mapping of minerals in biological materials (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Amerie, P. Zaslansky, Y. Kajihara, E. Griesshaber, W. W. Schmahl. and F. Keilmann
  • 雑誌名: Beilstein Journal of Nanotechnology 巻: 3 ページ: 312-323
  • DOI: 10.3762/bjnano.3.35
  • 査読あり
• [雑誌論文] Submicrometer thickness layer fabrication for layer-by-layer microstereolithography using evanescent light (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Takahashi, Y. Kajihara, K. Takamasu
  • 雑誌名: CIRP Annals - Manufacturing Technology 巻: 61 号: 1 ページ: 219-222
  • DOI: 10.1016/j.cirp.2012.03.069
  • 査読あり
• [雑誌論文] Passive THz near-field imaging and its applications for engineering (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kajihara, T. Mizutani. and S. Komiyama
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 523-524 ページ: 821-825
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.523-524.821
  • 査読あり
• [学会発表] パッシブ型THz近接場顕微鏡による誘電体表面波の観測 (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: 精密工学会春季大会
  • 発表場所: 東洋大学
  • 年月日: 2015-03-19
• [学会発表] 機械式冷凍機を用いたパッシブ型THz近接場顕微鏡の開発 (2015)
  • 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: 応用物理学会春季大会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] プラズモニックナノギャップアンテナを利用した電荷敏感型赤外光子検出器(CSIP) (2015)
  • 著者名/発表者名: 金 鮮美，小宮山 進, 佐藤 崇， Mikhail Patrashin，梶原 優介
  • 学会等名: 応用物理学会春季大会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2015-03-12
• [学会発表] Thermal near-field microscopy without external illumination (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kajihara
  • 学会等名: The 1st. Korea-Japan Joint workshop of Micro/Nano-Mechatronics & Production technology
  • 発表場所: Univ. Tokyo, Japan
  • 年月日: 2015-01-14
  • 招待講演
• [学会発表] Optical nano-thermometry with a sensitive near-field microscope (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kajihara and S. Komiyama
  • 学会等名: The 22nd International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM22)
  • 発表場所: Hakone, Japan
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-13
• [学会発表] Terahertz near-field microscopy without external illumination (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kajihara, S. Komiyama, K-.T. Lin, and S. Kim
  • 学会等名: The 22nd International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM22)
  • 発表場所: Hakone, Japan
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-13
• [学会発表] Recent progress in charge sensitive infrared phototransistors (CSIPs) (2014)
  • 著者名/発表者名: Sunmi Kim, Susumu Komiyama, Takashi Satoh, Mikhail Patrashin, and Ysuke Kajihara
  • 学会等名: 5th International Symposium on Terahertz Nanoscience
  • 発表場所: Martinique, France
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-05
• [学会発表] Near-field microscopy of thermally excited waves (2014)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kajihara
  • 学会等名: Advances in Live Single-Cell Thermal Imaging and Manipulation (ALSCTIM) 2014
  • 発表場所: OIST, Japan
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-12
  • 招待講演
• [学会発表] パッシブ近接場顕微鏡におけるレーザ利用型探針位置決め装置の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金原優太，梶原優介
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2014
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2014-11-05
• [学会発表] Near-field microscopy of spontaneous infrared surface waves (2014)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kajihara, Susumu Komiyama, Kuan-Ting Lin, and Sunmi Kim
  • 学会等名: IUMRS-ICYRAM 2014
  • 発表場所: Haikou, China
  • 年月日: 2014-10-27
  • 招待講演
• [学会発表] 電荷敏感型赤外光子検出器(CSIP)における量子効率の向上 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金 鮮美，小宮山 進, 佐藤 崇， Mikhail Patrashin，梶原 優介
  • 学会等名: 応用物理学会秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] パッシブ型THz近接場顕微鏡における探針サイズ依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林 冠廷，梶原 優介，小宮山 進
  • 学会等名: 応用物理学会秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] Near-field microscopy of spontaneous evanescent waves (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kajihara, S. Komiyama, K.–T. Lin. S. Kim
  • 学会等名: nfo(near-field optics)-13
  • 発表場所: Saltlake City, USA
  • 年月日: 2014-09-03
• [学会発表] Tip size dependence of passive near-field microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuan-Ting Lin, Kajihara Yusuke
  • 学会等名: nfo(near-field optics)-13
  • 発表場所: Saltlake City, USA
  • 年月日: 2014-09-03
• [学会発表] Two-color detection with a charge sensitive infrared phototransistor (CSIP) in the THz range (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kim, S. Komiyama, T.Ueda, T. Satoh, Y. Kajihara
  • 学会等名: 32nd International conference on the physics of semiconductors
  • 発表場所: Austin, USA
  • 年月日: 2014-08-12
• [学会発表] パッシブ型テラヘルツ近接場顕微鏡の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 梶原優介
  • 学会等名: 精密工学会春季大会
  • 発表場所: 東京大学
  • 招待講演
• [学会発表] パッシブ型THz近接場顕微鏡における分解能20 nmの実現 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林 冠廷，梶原優介
  • 学会等名: 応用物理学会春季大会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] 電荷敏感型赤外光子検出器による2色検出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金鮮美，小宮山進，上田剛慈，佐藤崇, 梶原優介
  • 学会等名: 応用物理学会春季大会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] THz近接場顕微鏡におけるレーザを利用した探針位置合わせ装置の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金原優太，梶原優介，林 冠廷
  • 学会等名: 精密工学会春季大会
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] Near-field microscopy of spontaneous THz radiation, International Symposium on Ultraprecision Engineering and Nanotechnology (2013)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kajihara
  • 学会等名: International Symposium on Ultraprecision Engineering and Nanotechnology (ISUPEN) -精密工学会
  • 発表場所: Tokyo Institute of Technology(招待講演)
  • 年月日: 2013-03-13
• [学会発表] Nano-FTIR : the Chemical Nanoscope (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Amarie, A. Cernescu, A. Govyadinov, R. Hillenbrand, F. Huth, Y. Kajihara, and F. Keilmann
  • 学会等名: 4th International Topical Meeting on Nanophotonics and Metamaterials
  • 発表場所: Tirol, Austoria
  • 年月日: 2013-01-06
• [学会発表] パッシブ型 THz -SNOM における新規探針位置合わせ法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金原優太，梶原優介，林 冠廷
  • 学会等名: 精密工学会秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
• [学会発表] テラヘルツ計測と加工技術応用への展望 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梶原優介
  • 学会等名: 第42回新加工技術専門委員会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 招待講演
• [学会発表] 新概念のテラヘルツ顕微鏡 ―サンプル自身の発光をナノスケールで観る― (2013)
  • 著者名/発表者名: 梶原優介
  • 学会等名: 光計測シンポジウム2013
  • 発表場所: 東京ビッグサイト
  • 招待講演
• [学会発表] 試料自身の放射光をナノスケールで検出する新概念のTHz顕微鏡 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梶原優介
  • 学会等名: 電子実装工学研究所委員会
  • 発表場所: フォーレスト本郷
  • 招待講演
• [学会発表] Probing thermal evanescent fieild in nanoscale (2013)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kajihara
  • 学会等名: Codensed matter semina
  • 発表場所: National Tsing Hua University
  • 招待講演
• [学会発表] Nano-FTIR of minerals in the phonon region (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Amarie, Y. Kajihara, A. Cernescu, and F. Keilmann
  • 学会等名: International Symposium on Frontiers in THz technology
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 2012-11-29
• [学会発表] Probing local current/temperature distribution with a thermal near-field microscope (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kajihara and S. Komiyama
  • 学会等名: International Symposium on Frontiers in THz technology
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 2012-11-28
• [学会発表] Paaive THz imaging and its applications for engineering (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kajihara, T. Mizutani, and S. Komiyama
  • 学会等名: The 14th International Conference on Precision Engineering (ICPE 2012)
  • 発表場所: Awajishima
  • 年月日: 2012-11-08
• [学会発表] マイクロ配線上局所電流分布のナノスケール可視化技術 (2012)
  • 著者名/発表者名: 梶原優介, 小宮山進
  • 学会等名: 第9回生産加工・工作機械部門講演会(機械学会)
  • 発表場所: 秋田県立大学
  • 年月日: 2012-10-27
• [学会発表] Ultrasensitive THz nanoscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kajihara
  • 学会等名: International Symposium of Technology for Intelligent Measurement with Nanoscale -精密工学会
  • 発表場所: Kyushu Institute of Technology(招待講演)
  • 年月日: 2012-09-16
• [学会発表] 常温熱励起されたTHzエバネッセント波のナノスケール計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 梶原優介, 小宮山進
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] Nano-thermometry with a sensitive infrared near-field microscope (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kajihara, T. Mizutani, and S. Komiyama
  • 学会等名: The Internatlonal conference of Near-field Optics, Nanophotonics and Related Techniques (nfo-12)
  • 発表場所: San Sebastian, Spain
  • 年月日: 2012-09-06
• [学会発表] A new scheme of terahertz single-photon detection based on quantum wells (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kajihara, T. Nakajima, and S. Komiyama
  • 学会等名: 31st International Conference of the Physics of Semiconductors(ICPS)
  • 発表場所: ETH, Zurich, スイス(招待講演)
  • 年月日: 2012-08-02
• [備考] 梶原研究室
  • URL: http://www.snom.iis.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 東京大学生産技術研究所 梶原研究室
  • URL: http://www.snom.iis.u-tokyo.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://www.snom.iis.u-tokyo.ac.jp/
• [産業財産権] パッシブ型近接場顕微鏡における探針位置合わせ方法及び装置 (2014)
  • 発明者名: 梶原優介、小宮山進、金原優太
  • 権利者名: 梶原優介、小宮山進、金原優太
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-02-20
• [産業財産権] 赤外光検出器、赤外顕微鏡、および、赤外分光器 (2014)
  • 発明者名: 梶原優介、小宮山進、金鮮美、上田剛慈
  • 権利者名: 梶原優介、小宮山進、金鮮美、上田剛慈
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-02-28