| 研究課題/領域番号 |
23560032
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| 研究機関 | 独立行政法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
櫻井 亮 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, 研究員 (60280731)
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| 研究分担者 |
劉 可為 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, 研究員 (60573756)
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| キーワード | 走査型トンネル顕微鏡 / プラズモン / アンテナ |
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| 研究概要 |
ナノスケールのアンテナ（ナノアンテナ）の機能を詳細に調べて、微小センサーや光検出デバイスなどに有効である受信・送信能力を持つナノアンテナを試作することを目的としている。評価手法として光検出走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）を用いた。トンネル電子で局所励起した光源が、ナノアンテナに表面プラズモンを誘起して、その放射減衰過程で光放射する。ナノアンテナと局所光源との間で起こる光やエネルギーのやり取りを光源位置での電子励起による光生成と遠隔場域での光計測を通して調べる。光生成は高い空間分解能で実現できるため、生成位置付近での局所応答からナノアンテナの設計指針を構築する。微弱光検出実験に用いる試料の位置関係を知るために、走査型トンネル顕微鏡（STM）と原子間力顕微鏡（AFM）の両機能を有する顕微鏡を構築した。ナノアンテナの配置をAFMモードで知り、STMモードで局所的にトンネル電子を注入して光生成し、遠隔場域で微弱な光を検出することが可能となった。
一方、ナノアンテナの高機能化を目指し、酸化物ナノワイヤと金属ナノワイヤの組み合わせて機能的なナノアンテナを作製するための実験を実施した。金属ナノ構造に誘起される表面プラズモンと酸化物ナノ構造に生じるエキシトンとの結合を利用して、アンテナの高機能化を探索する。その予備実験として、ワイドバンドギャップの酸化物ワイヤを作製して、基礎特性を確認した。電気炉を用いた気相性長法においてナノワイヤの成長条件（ガス圧、基板温度、基板の配置）を最適化することで、結晶性の良い単結晶ワイヤやコアシェルワイヤを作成した。ワイヤは、ガスセンサーやデバイスとして動作し、機械応力を加えて特性を変化させることを見出した。今後、光検出STMを用いて局所的な光学特性を計測する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
ナノアンテナの特性を調べるために作製した走査型トンネル顕微鏡の安定性が不足していたため、安定したフォトン像が得られにくかった。走査型トンネル顕微鏡を全面的に作り直したため、予想以上の時間を要した。
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| 今後の研究の推進方策 |
走査型トンネル顕微鏡（STM）と原子間力顕微鏡（AFM）の両機能を有する装置が動作し始めたので、さまざまなナノアンテに対して光生成、光伝播、光検出を実施することが可能となった。当初の目的であるナノアンテナ構築の技術蓄積を行い、種々の機能を有した新しいナノアンテナを試作する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
作成した装置の改良に必要な実験器具や、実験に必要とされる材料を中心に購入する予定である。
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