低加速ナノプローブで電子励起したナノ構造からの放射光角度分解分光観測

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19101004
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 高柳 邦夫 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (80016162)
• 研究分担者: 山本 直紀 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (90108184) ; 谷城 康眞 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (40143648)
• キーワード: 収差補正 / 電子顕微鏡 / ナノプローブ / ルミネッセンス / 表面プラズモン

研究概要

今年度は加速電圧80kVで発光測定実験が可能になるための透過型電子顕微鏡(JEM2100F)の加速管部分の工事を行った。印加電圧を80kVまで低加速化し、電子ビームプローブの径を1nm以下まで小さくすることに成功した。
前年度の金属微粒子を含む系の研究では直径が数10nm～数100nmの銀微粒子を扱った。本年度は、直径10nm程度まで微粒子サイズを小さくし、銀基板上に蒸着した銀微粒子からの発光のサイズ依存性を調べた.その結果、銀微粒子のMieモードの共鳴エネルギーはわずかに低エネルギー側にシフトするだけで基板の影響をあまり受けないことが分かった。その代わり、微粒子と基板表面との間の間隙に生じるギャッププラズモンによる発光を検出することができ、サイズの減少とともに共鳴エネルギーが高くなることを明らかにした。
プラズモニック結晶内のCavityの研究では、基本的な1次元ストライプ格子に1本の間隔の異なるストライプを形成し、間隔とCavityモードのエネルギーの関係を明らかにした。
また、同じ1次元プラズモニック結晶を用いてその表面を電子ビームに平行に設定しSmith-Purcell放射の測定を行った。角度分解スペクトル像にはSmith-Purcell放射の分散線に沿って明瞭な線状コントラストが現れ、プラズモニック結晶の周期や加速電圧によって位置が変わることを示した。線状コントラストは分散線に沿って強度変化があり、表面プラズモンポラリトンの励起と関係していることが示唆され、現在スペインの理論グループにシミュレーションを依頼している。

研究成果

• [雑誌論文] Gap and Mie plasmons in individual silver nanospheres near a silver surface (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Yamamoto, S.Ohtani, F.J.Garcia de Abajo
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 11 ページ: 91-95
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Imaging of Lithium Atoms in LiV_2O_4 by a Spherical Aberration Corrected Electron Microscope (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Oshima, H.Sawada, F.Hosokawa, E.Okunishi, T.Kaneyama, Y.Kondo, S.Niitaka, H.Takagi, Y.Tanishiro, K.Takayanagi
  • 雑誌名: Journal of Electron Microscopy 巻: 59 ページ: 457-467
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-by-One Introduction of Single Lattice Planes in a Bottle necked Gold Contact During Stretching (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Oshima, Y.Kurui, K.Takayanagi
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 巻: 79 ページ: 054702-1-054702-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Dopant Cluster in a Highly Antimony Doped Silicon Crystal (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Kim, Y.Oshima, H.Sawada, N.Hashikawa, K.Asayama, T.Kaneyama, Y.Kondo, Y.Tanishiro, K.Takayanagi
  • 雑誌名: Applied Physics.Express 巻: 3 ページ: 081301-1-081301-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative Annular Dark Field STEM Image of Silicon Crystal using a Large Convergent Electron Probe with a 300-kv Cold Field Emission Gun (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Kim, Y.Oshima, H.sawada, T.Kaneyama, Y.Kondo, M.Takeguchi, Y.Nakayama, Y.Tanishiro, K.Takayanagi
  • 雑誌名: Journal of Electron Microscopy 巻: 60 ページ: 109-116
  • 査読あり
• [学会発表] An effect of probe current on ADF image intensity of Si crystal (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Kim, Y. Oshima, Y. Tanishiro and K. Takayanagi
  • 学会等名: APS March Meeting 2011
  • 発表場所: Dallas USA
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] Observation of defects in CuInSe2 by 300kV aberration corrected scanning transmission electron microscope (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Takeshita, T. Tanaka, T. Kubota, H. Miyake, H. Sawada, Y. Kondo, Y. Oshima, Y. Tanishiro and K. Takayanagi
  • 学会等名: APS March Meeting 2011
  • 発表場所: Dallas USA
  • 年月日: 2011-03-21
• [学会発表] Cathodoluminescence Induced by Surface Plasmon Polaritons in 2-Dimensional Plasmonic Crystals (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Takeuchi, N.Yamamoto
  • 学会等名: NSS6 Int.Workshop
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20101025-20101029
• [学会発表] 2次元プラズモニック結晶の表面プラズモンポラリトン (2010)
  • 著者名/発表者名: 竹内健悟, 山本直紀
  • 学会等名: 日本物理学会2010秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大
  • 年月日: 20100923-20100926
• [学会発表] 電子線励起発光顕微法による表面プラズモン導波路の特性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 和泉原大翼, 山本直紀
  • 学会等名: 日本物理学会2010秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大
  • 年月日: 20100923-20100926
• [学会発表] Lithium atom imaging by 50pm resolving ABF and ADF-STEM (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Lee, Y.Oshima
  • 学会等名: 17th International Microscopy Congress
  • 発表場所: Rio de Janeiro, BRAZIL
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Visualization of Lithium Atoms in LiV_2O_4 using a Spherical Aberration Corrected Electron Microscope (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Oshima, H.Sawada, Y.Kondo, K.Takayanagi, Y.Tanishiro
  • 学会等名: 17th International Microscopy Congress
  • 発表場所: Rio de Janeiro, BRAZIL
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Visualization of Lithium Atoms in LiV_2O_4 by a SphericalAberration Corrected Electron Microscope (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Oshima, H.Sawada, E.Okunishi, Y.Kondo, S.Niitaka, H.Takagi, Y.Tanishiro, K.Takayanagi
  • 学会等名: Microscopy & Microanalysis 2010 Meeting
  • 発表場所: Portland U.S.A
  • 年月日: 2010-08-04
• [備考]
  • URL: http://wwwsurf.phys.titech.ac.jp/tylab/index_j.html