| 研究課題/領域番号 |
19H00847
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
藤田 淳一 筑波大学, 数理物質系, 教授 (10361320)
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| 研究分担者 |
嵐田 雄介 筑波大学, 数理物質系, 助教 (30715181)
羽田 真毅 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70636365)
吉田 昭二 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (90447227)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 走査電子顕微鏡 / フェムト秒レーザー / テラヘルツ波 / 超高速可視化 / Pump-probe法 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、フェムト秒オーダーの低加速超短パルス電子線を用いた走査型電子顕微鏡光学系を構築し、実空間におけるNEMSスイッチング素子の超高速変位や、電荷、プラズモン等の移動などの超高速現象を、走査電子顕微鏡のストロボ画像として取得可能とする超高速可視化技術を創出した。
フェムト秒レーザー励起を用いた冷陰極型電界放射電子銃からのパ ルス電子の発生を実証した。波長1030nmで、パルス幅290fsのフェムト秒レーからBBO結晶を介して得られる３倍高調波（343nm）をZrOの電子銃先端に照射することで、走査電子顕微鏡による実画像を得るに充分な電子線量、数pAを得ることができた。この時、電子銃ウェネルトの電位は350V程度に抑えることで、電子銃からの電界放射電子を抑制するとともに、光電効果による電子線放出を最大限に増強することができた。放出される電子線パルスは電子銃から50cm下流での試料面に到達する間に空間電界効果で260ピコ秒程度に広がる。 この電子パルス波を用いた超高速可視化として、電気的パルス同期法では、くし形電極に印可した50MHzの高周波ポテンシャル変化をSEM可視化像として捉えることに成功した。また、光励起のPump-probe法を用いた超高速現象の可視化として、光と電子の走行時間差を光学系遅延回路で調整し、時間原点を確定させた。この光励起型pump-probe法を用いて、Ge表面電荷拡散を計測した。比較的遅いと報告されていたGe結晶表面でのキャリアは、強い励起光のもとでは、電子パルス波の幅よりも高速で拡散していることが解った。
また、THz波プラズモンを用いたパルス波圧縮については、バタフライ型プラズモン変換オリフィスを用いて、THz波によってビーム断面形状が圧縮されることが観測され、THzプラズモンによるビーム圧縮が可能であることを見出した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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