| 研究課題/領域番号 |
24244046
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
小宮山 進 東京大学, 総合文化研究科, 特任研究員 (00153677)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 熱励起エバネセント波 / 近接場テラヘルツ光 / 表面フォノンポラリトン / 超高感度赤外光検出器 / 散乱型近接場光学 |
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| 研究概要 |
(i)極性結晶
昨年度はReststrahlen bandの波長帯域での熱励起エバネセント波の計測を進めたが、本年度は、それとは対照的なReststrahlen bandから大きく外れた波長帯域の研究を進めた。そのために、SiO2, SiC, GaAsを試料として計測し、各試料において①エバネセント波の強度がAu、Al等の金属に比べて数分の１から10分の１程度と小さいが、②検出信号強度の探針-試料表面間距離に対する依存性は金属の場合と同様、表面からの距離の増大とともに単調かつ急激に減少し、エバネセント波が表面から数十nm程度の領域に極めて強く局在していることを見出した。①、②の結果はReststrahlen bandから外れた波長領域での極性結晶における熱励起エバネセント波が、金属における表面プラズモンポラリトンとは別種の、振動子強度の弱い励起から生じていること、および、その励起が、表面プラズモンポラリトンと同様に波長分散の小さな（波長に対して強度が急激に変化しない）励起であることを示している。これらの知見は、当初から予測していた「ピエゾ効果を伴う音響格子振動」によることを支持する。今後は、ピエゾ効果の無いSi結晶との系統的比較によって解釈をより確かにする。
(ii)３Dトポロジカル絶縁体
平成24年度に、常温で微弱な熱励起エバネセント波を検出したが、エバネセント波の発生原因を、表面ディラック電子、（表面近傍に存在する）バルク電子、および格子振動など、の候補を一つに特定することが難しい。そこで、平成25年度は、液体ヘリウム温度にいたる極低温まで含めた温度領域で近接場エバネセント波の検出を可能とすべく、全く新しい近接場エバネセント波の測定装置開発を低温STM/AFMのメーカーの協力のもとに進めた。その際、本年度は、装置の要となる超高感度の赤外・テラヘルツ検出器の開発を主に進めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
極性結晶に関しては、当初の予測を超えた結果が順調に得られている。３Dトポロジカル絶縁体については、低温度（100K以下）での測定が重要であることが判明したために、装置開発の比重を増やして研究を進め、特に検出器の開発は予想をこえて進展した。2つの部分課題を合わせて、概ね順調に進呈していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
(i)極性結晶
全て計画通り順調に進んでいる。Siなどの無極性結晶を参照試料に加えることで、金属、極性結晶（光学格子振動）、極性結晶（音響格子振動）、および無極性結晶、という固形結晶全般にわたって熱励起エバネセント波の物性を実験的に明らかにする。また、測定手法の理論解析、特に金属探針とのエバネセント波との結合、および伝搬波への変換について、理論的な枠組みを整備したい。
(ii)３Dトポロジカル絶縁体
開発した超高感度赤外線検出器を低温STM/AFMの装置に組み込んで近接場エバネセント波を低温域まで計測可能とし、実験を遂行する。
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