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2017 年度 実績報告書

極低温テラヘルツSNOM/STMの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H05423
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) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードテラヘルツ波 / 近接場顕微鏡 / パッシブ計測 / 極低温 / 非平衡現象
研究実績の概要

超高感度のパッシブ型THz近接場顕微鏡(SNOM)により,常温物質のミクロな熱揺らぎにともなう極微弱なTHz電磁波(波長: 15 μm)を,20 nmの超高分解能で検出することができる.本研究の目的は,表面電子系が本質的な役割を果たす物質現象をより深く探るため,1)
観察対象を極低温(4.2 K)まで拡張し,2) 8~20 μmの範囲で分光が可能で,かつ3) トンネル電流誘起によるTHz電磁場を検出可能,という新概念の極低温SNOM/STMを構築し,グラフェン等の表面新奇物性を探ることである.
平成29年度は,検出器CSIP(Charge Sensitive Infrared Phototransistor)の広帯域化と低温SNOM/STMの構築,評価をさらに押し進めた.CSIPに関しては,以前開発した2色型CSIPの発展形である3色CSIP用のGaAs/AlGaAs四重量子井戸ウエハ上に検出器を作製し,8μmから15μmに渡る広帯域CSIPを実現した.低温SNOM/STMに関しては,4.2Kにおいて金属配線に直流バイアスを印加して低温用ステージで水平駆動し,10μmオーダの分解能による遠隔場信号取得に成功している.加えて,低温でのAFM駆動に成功し,25 nmの段差を持つ標準試料によって高さ方向分解能が1nmオーダに到達することを確認した.近接場信号検出に向けて観察光学系を改良し,低温SNOM/STMを完成させた.

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 9件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Measuring moisture content of pulp-injection molded products with terahertz waves2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kajihara, Yuta Tamura, Keisuke Matsuzaka, Shotaro Kadoya, and Fuminobu Kimura
    • 雑誌名

      Int J. Automation Technology

      巻: 11 ページ: 766-771

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 低温THz近接場顕微鏡用Pt/Irプローブの作製2018

    • 著者名/発表者名
      金親達哉,梁穎慧,林冠廷,梶原優介
    • 学会等名
      2018年度精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] 金属ナノ薄膜上の熱励起エバネッセント波の観測と解析2018

    • 著者名/発表者名
      菊池章,林冠廷,金 鮮美,木村文信,梶原優介
    • 学会等名
      2018年度精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] ドーム型レンズを用いたTHz検出器CSIPの量子効率改善の検討2018

    • 著者名/発表者名
      山中和之,金鮮美,木村文信,梶原優介
    • 学会等名
      2018年度精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] 物質自身のTHz発光をナノスケールで検出する顕微技術2017

    • 著者名/発表者名
      梶原優介
    • 学会等名
      テラヘルツテクノロジーフォーラム2017年度講演会
    • 招待講演
  • [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
    • 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)
    • 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)
    • 国際学会
  • [学会発表] Multicolor Charge-Sensitive Infrared Phototransistors (CSIPs)2017

    • 著者名/発表者名
      Sunmi Kim, Susumu Komiyama, Mikhail Patrashin, Iwako Hosako, and Yusuke Kajihara
    • 学会等名
      42th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • 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
      42th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • 国際学会
  • [学会発表] Nano-probing of Spontaneous Evanescent Waves on Thin Layer Films Derived from Local Noises2017

    • 著者名/発表者名
      Akira Kikuchi, Kuan-Ting Lin, Hirofumi Nema, Sunmi Kim, and Yusuke Kajihara
    • 学会等名
      International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology (ASPEN 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Improving Quantum Efficiency of Quantum Well-based Sensitive Terahertz Detector2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Yamanaka, Sunmi Kim, Fuminobu Kimura and Yusuke Kajihara
    • 学会等名
      International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology (ASPEN 2017)
    • 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)
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation and analysis of thermal evanescent waves on ultra-thin Au films2017

    • 著者名/発表者名
      A. Kikuchi, K.-T. Lin, H. Nema, F. Kimura and Y. Kajihara
    • 学会等名
      The 25th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM25)
    • 国際学会
  • [学会発表] 電荷敏感型赤外光子検出器(CSIP)による多色光検出2017

    • 著者名/発表者名
      金 鮮美,小宮山 進, パトラシン ミハイル,寳迫 巌,梶原優介
    • 学会等名
      第78回秋季応用物理学会学術講演会
  • [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
  • [学会発表] THzエバネッセント波の金薄膜厚さ依存性の検証2017

    • 著者名/発表者名
      菊池章,林冠廷,金 鮮美,根間裕史,梶原優介
    • 学会等名
      2017年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • [学会発表] 高感度THz検出器CSIPの量子効率向上へ向けた基礎検証2017

    • 著者名/発表者名
      山中和之,金鮮美,木村文信,梶原優介
    • 学会等名
      2017年度精密工学会秋季大会学術講演会

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公開日: 2018-12-17  

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