非線形光学効果を応用したスピン量子ビーム源の開発

• 研究課題/領域番号: 25706031
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 桑原 真人 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (50377933)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 24,960千円 (直接経費: 19,200千円、間接経費: 5,760千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2014年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2013年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
• キーワード: スピン / 量子ビーム / 量子光デバイス / 非線形光学効果

研究成果の概要

ワイドバンドギャップ半導体をNEAフォトカソードとして利用し、且つ二光子励起過程によるスピン偏極電子生成により、励起波長、光の回折限界、寿命問題を同時に克服する新しい光陰極型電子源の研究を実施した。二光子励起用の背面照射型InGaN-GaN超格子フォトカソードの作成に成功した。　また、二光子励起用光学系およびパルス電子線計測系を構築し、二光子吸収による伝導帯への電子励起の確認に成功した。また、二次の吸収過程に起因する放出スポットの縮小が初期エミッタンス低減に寄与することを見出した。これにより、新方式による高品質かつ高効率なスピン偏極電子源の可能性を示すことができた。

研究成果

• [雑誌論文] スピン偏極パルスTEMにおける超高速時間分解能とそのビーム品質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 桑原真人、宇治原徹、浅野秀文、齋藤晃、田中信夫
  • 雑誌名: 顕微鏡 巻: 50 ページ: 151-155
  • NAID: 130007701778
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Coherence of a spin-polarized electron beam emitted from a semiconductor photocathode in a transmission electron microscope (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kuwahara, S. Kusunoki, Y. Nambo, K. Saitoh, X. G. Jin, T. Ujihara, H. Asano, Y. Takeda, N. Tanaka
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 105 号: 19 ページ: 193101-193101
  • DOI: 10.1063/1.4901745
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 21.Photoemission lifetime of a negative electron affinity gallium nitride photocathode (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nishitani, M. Tabuchi, H. Amano, T. Maekawa, M. Kuwahara, T. Meguro
  • 雑誌名: Journal of Vacuum Science and Technology B 巻: 32 号: 6
  • DOI: 10.1116/1.4901566
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Investigation of an Optimum Configuration for a High-Voltage Photoemission Gun for operation at >= 500 kV (2014)
  • 著者名/発表者名: 西森信行, 永井良治, 松葉俊哉, 羽島良一, 山本将博, 本田洋介, 宮島司, 飯島北斗, 栗木雅夫, 桑原真人
  • 雑誌名: Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams 巻: 053401-1-17 号: 5 ページ: 17-17
  • DOI: 10.1103/physrevstab.17.053401
  • 査読あり
• [雑誌論文] 22.Spatial and temporal coherence in spin-polarized transmission electron microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: M, Kuwahara, S. Kusunoki, Y. Nambo, K. Sameshima, K. Saitoh, T. Ujihara, H. Asano, Y. Takeda, N. Tanaka.
  • 雑誌名: AMTC Letters 巻: 4 ページ: 262-263
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 21.Dynamic observation from continuous to well-controlled pulsed electron beam in Nagoya University. (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Tanaka, M, Kuwahara, S. Arai, K. Saitoh
  • 雑誌名: AMTC Letters 巻: 4 ページ: 58-59
  • 査読あり
• [雑誌論文] 20.Nano-second time-resolved measurement in spin-polarized pulse TEM (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Nambo, M. Kuwahara, S. Kusunoki, K. Sameshima, K. Saitoh, T. Ujihara, H. Asano, Y. Takeda, N. Tanaka
  • 雑誌名: AMTC Letters 巻: 4 ページ: 256-257
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase-locking of oscillating images using laser-induced spin-polarized pulse TEM (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kuwahara, Y. Nambo, S. Kusunokk, X. Jin, K. Saitoh, H. Asano, T. Ujihara, Y. Takeda, T. Nakanishi, and N. Tanaka
  • 雑誌名: Microscoopy 巻: 62 号: 6 ページ: 607-614
  • DOI: 10.1093/jmicro/dft035
  • 査読あり
• [雑誌論文] スピン偏極パルス透過型顕微鏡の開発-偏極電子源の原理とその応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桑原真人、中西彊、竹田美和、田中信夫
  • 雑誌名: 顕微鏡 巻: 48 ページ: 3-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal response measurements of GaAs-based photocathodes (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Honda, S.Matsubara, X.G.Jin, T.Miyajima, M.Yamamoto, T.Uchiyama, M.Kuwahara, and Y.Takeda
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol.52 号: 8R ページ: 86401-86401
  • DOI: 10.7567/jjap.52.086401
  • NAID: 210000142576
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of a 500-keV electron beam from a high voltage photoemission gun (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Nishimori, Ryoji Nagai, Shunya Matsuba, Ryoichi Hajima, Masahiro Yamamoto, Tsukasa Miyajima, Yosuke Honda, Hokuto Iijima, Masao Kuriki, and Makoto Kuwahara
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 102 号: 23 ページ: 234103-234103
  • DOI: 10.1063/1.4811158
  • 査読あり
• [学会発表] コヒーレントスピン偏極電子線をもちいた時間分解顕微法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 桑原真人
  • 学会等名: 日本物理学会第７１回年次大会
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2016-03-19
  • 招待講演
• [学会発表] Spinor interfernce in transmission electron microscope (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Kuwahara, K. Sameshima, K. Aoki, H. Asano, T> Ujihara, K. Saitoh, N. Tanaka
  • 学会等名: Internatinal Symposium on EcoTopia Science
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-11-27
  • 国際学会
• [学会発表] Time-resolved LVTEM using spin-polarized electron beam (2015)
  • 著者名/発表者名: Makoto Kuwahara
  • 学会等名: Young Scientists Satellite Meeting in The 2nd East-Asia Microscopy Conference
  • 発表場所: Awaji, Japan
  • 年月日: 2015-11-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Coherences of spin-polarized and pulsed electron beam extracted from a semiconductor photocathode in TEM (2015)
  • 著者名/発表者名: Makoto Kuwahara
  • 学会等名: The 2nd East-Asia Microscopy Conference
  • 発表場所: Himeji, Japan
  • 年月日: 2015-11-24
  • 国際学会
• [学会発表] スピン偏極透過電子顕微鏡が拓く材料解析の可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 桑原真人
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2015-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] スピン偏極電子源とその磁性体観察の可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 桑原真人
  • 学会等名: 応用物理学会 第26回基礎セミナー「ナノスピン構造の作製・評価技術」
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-08-03
• [学会発表] 負の電子親和性をもつエミッタから放出される 電子の性質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 桑原 真人，南保 由人，齋藤 晃，浅野 秀文，宇 治原 徹，田中 信夫
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第71回学術講演会
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2015-05-13
  • 招待講演
• [学会発表] スピン偏極パルスTEMにおけるコヒーレンス (2015)
  • 著者名/発表者名: 桑原真人
  • 学会等名: ２０１４年度 日本顕微鏡学会超高分解能顕微鏡法分科会 研究会
  • 発表場所: 三浦
  • 年月日: 2015-02-20
• [学会発表] スピン偏極透過電子顕微鏡 (2014)
  • 著者名/発表者名: 桑原真人
  • 学会等名: 荷電粒子ビームの工業への応用第１３２委員会 第２１２回研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-10-03
  • 招待講演
• [学会発表] Sub-picosecond electron beam and femtosecond optical pump system in spin-polarized TEM (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kuwahara
  • 学会等名: 18th International Microscopy Congress
  • 発表場所: Prague, Czech
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-12
• [学会発表] Spatial and Temporal Coherences in Spin-Polarized Transmission Electron Microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kuwahara
  • 学会等名: 18th International Microscopy Congress
  • 発表場所: Prague, Czech
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-12
• [学会発表] スピン偏極パルスTEMにおけるコヒーレンス (2014)
  • 著者名/発表者名: 桑原真人
  • 学会等名: 放射光学会第６回若手研究会「コヒーレントX線が切り拓く構造可視化の新しい世界」
  • 発表場所: SPring8
  • 年月日: 2014-08-22
  • 招待講演
• [学会発表] スピン偏極パルスTEMによるピコ秒パルス電子線発生 (2014)
  • 著者名/発表者名: 桑原真人
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第70回学術講演会
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2014-05-11
• [学会発表] スピン偏極TEMにおける偏極電子線のコヒーレンス評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 桑原真人
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第70回学術講演会
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2014-05-11
• [学会発表] Spatial and Temporal Coherences in Spin-Polarized Transmission Electron Microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kuwahara
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations
  • 発表場所: Hamamatsu, Japan
  • 年月日: 2014-05-08 – 2014-05-10
• [学会発表] 半導体光陰極を用いたTEMの空間コヒーレンス測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 桑原真人、南保由人、 鮫島健輔、 楠総一郎、齋藤晃、宇治原徹、浅野秀文、竹田美和、田中信夫
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
• [学会発表] Possibility of Time-Resolved Measurement in Spin-Polarized TEM (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kuwahara, Y. Nambo, S. Kusunoki, K. Sameshima, K. Saitoh, T. Ujihara, H Asano, T Nakanishi, N Tanaka
  • 学会等名: International Symposium on EcoTopia Science 2013
  • 発表場所: Nagoya
• [学会発表] Development of spin-polarized transmission electron microscope (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kuwahara, S. Kusunoki, Y. Nambo, K. Sameshima, K. Saitoh, T. Ujihara, H Asano, Y Takeda, T Nakanishi and N Tanaka
  • 学会等名: 9th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices ‘13
  • 発表場所: Hawaii, USA
• [学会発表] スピン偏極パルスTEMによるパルス同期TEM像の取得 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桑原 真人，南保 由人，楠 聡一郎，齋藤 晃，宇治原 徹，竹田 美和，中西 彊，田中 信夫
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第69回学術講演会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク
• [学会発表] スピン偏極パルスTEM (2013)
  • 著者名/発表者名: 桑原真人, 楠総一郎, 南保由人, 鮫島健輔, 齋藤晃, 宇治原徹, 浅野秀文, 竹田美和, 田中信夫
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第57回シンポジウム
  • 発表場所: Nagoya
• [備考] 名古屋大学齋藤研究室
  • URL: http://sirius.cirse.nagoya-u.ac.jp/
• [産業財産権] 分析装置 (2015)
  • 発明者名: 桑原真人、田中信夫、齋藤晃、宇治原徹
  • 権利者名: 桑原真人、田中信夫、齋藤晃、宇治原徹
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-06-06
• [産業財産権] スピンコヒーレンス測定装置 (2014)
  • 発明者名: 桑原真人、田中信夫、齋藤晃、宇治原徹
  • 権利者名: 桑原真人、田中信夫、齋藤晃、宇治原徹
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-208345
  • 出願年月日: 2014-10-09