高分解能レーザ光電子分光装置の開発と金属ナノ構造体励起量子化電子状態の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15684006
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 田中 章順 東北大学, 大学教育センター, 助手 (40250667)
• キーワード: レーザ光電子分光 / 時間分解2光子光電子分光 / 金属ナノ構造体 / 励起ダイナミクス

研究概要

本研究では、まず第1にフェムト秒超短パルスレーザを励起光源とした高(エネルギー、時間、角度)分解能時間分解・角度分解2光子光電子分光装置を開発することを目的とする。そして分子線エピタキシー(MBE)法により作製した金属人工格子の最小構成単位である遷移金属基板上の貴金属ナノ薄膜についての角度分解2光子光電子、分光測定より、フェルミレベル直上に発現する非占有量子化電子構準の詳細について明らかにし、これらの非占有量子化電子準位を中間励起状態にした時間分解・角度分解2光子光電子分光により、量子状態(エネルギーE、運動量k)分解した金属ナノ薄膜構造における励起電子ダイナミクスを明らかにすることを第2の目的とする。本年度はまずモードロックチタンサファイアパルスレーザシステムの立ち上げを行い、現時点でパルス幅サブ10fs(基本波)の超短パルスレーザシステムの構築に成功し、現在2光子角度分解光電子分光測定系の最終的な構築及び調整を行っている。また次年度にポンプ・プローブ分光用光学系を設置することにより時間分解測定用のシステムを構築することを計画しているが、世界最高レベルの時間分解能を実現させるための、時間遅延路に用いる超精密ピエゾステージの選定及び、群速度分散補償用光学系及び群速度分散によるパルス幅の増大を極力抑えるような光学系やマッハ.・ツェンダー干渉計を用いた光学系の揺らぎをフィードバックさせるシステムについても詳細に検討し設計を行った。また通常の実験室光源を用いた角度分解光電子分光により、MBE法により系統的に作製した遷移金属基板上のAgナノ薄膜に発現する占有量子化電子構造、とりわけ基板3d電子状態と量子化電子状態との相互作用(混成効果)の詳細について明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] A.Tanaka: "Hot-electron relaxation in layered semiconductor 2H-MoS_2 studied by time-resolved_two-photon_photoemission_spectroscopy"Physical Review B. 67. 113315-1-113315-4 (2003)
• [文献書誌] A.Tanaka: "Dynamic final-state nanoparticle-substrate interaction in the photoemission of dodecanethiolate-passivated Ag nanoparticles on graphite substrates"Physical Review B. 67. 033101-1-033101-4 (2003)
• [文献書誌] A.Tanaka: "Chemical states of dodecanethiolate-passivated Au nanoparticles : Synchrotron-radiation photoelectron spectroscopy"Solid State Communications. 126. 191-196 (2003)
• [文献書誌] A.Tanaka: "Electronic coupling of quantum-well states in double Ag nanofilm structures"Journal of Physical Society of Japan. 72. 879-883 (2003)
• [文献書誌] A.Tanaka: "Photoemission study of metallic nanoparticles passivated by dodecanethiolates : Silver nanoparticles"Surface Science. 532-535. 281-286 (2003)
• [文献書誌] A.Tanaka: "Femrosecond nanoparticle-substrate interaction in the photoemission final-state of surface-passivated metallic nanoparticles on graphite substrates"Transactions of the Materials Research Society of Japan. 28. 919-922 (2003)
• [文献書誌] A.Tanaka: "Dynamic final-state effect on the Au 4f core-level photoemission of dodecanethiolate-passivated Au nanoparticles on graphite substrates"Physical Review B. 68. 195415-1-195415-5 (2003)