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2014 年度 実績報告書

トンネル電流誘起によるテラヘルツ波の発光・検出・分光

研究課題

研究課題/領域番号 24686006
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) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードプローブ顕微鏡 / テラヘルツ波 / トンネル電流 / STM発光
研究実績の概要

研究代表者が最近開発した超高感度のTHz近接場顕微鏡は,常温物質のミクロな熱揺らぎにともなう極微弱THz波(波長: 12~16 μm)を,nmスケールの超高分解能で検出することにができる.ただしこの手法は,信号源を熱輻射に頼る点が物質研究展開への1つの制約となっている.そこで本研究では,THz波発生のエネルギー源としてSTMによってトンネル電流を注入することで,物質研究展開へ向けて大きな飛躍を図っている.具体的には,THz近接場顕微鏡にSTMと分光機能を付加し,THz波の「発光・検出・分光」を通して物質・生体系の微視的現象に迫る新計測手法を構築することを目標とした.
前年度において常温の簡易STMを構築し,STM発光の検出を試みたところ,金属とタングステン探針間において近接場信号の増強が確認された.しかしS/Nが低く,明快な解析が困難なため,平成26年度は構築STMの低温化を試み,低温チャンバにSNOM/STM機構を組み込んだ低温THz近接場顕微鏡を設計した.具体的には,4.2Kの低温真空チャンバ内に検出器CSIP,測定試料,および観察光学系すべてをアセンブルした装置を設計している.
分光へ向けては,前年度開発した2色CSIP検出器の量子効率向上へ向けて,金ナノギャップをアンテナとして導入したCSIPを開発し,量子効率の大幅な向上(8%から16%へ)に成功した.
本設計を元に,今後は低温SNOM/STMを開発し,STM発光分光を試みる予定である.

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 計測技術-テラヘルツ計測-2014

    • 著者名/発表者名
      梶原優介
    • 雑誌名

      プラスチック成形加工学会

      巻: 26 ページ: 342-345

  • [学会発表] パッシブ型THz近接場顕微鏡による誘電体表面波の観測2015

    • 著者名/発表者名
      横山貴文,林冠廷,金鮮美,梶原優介
    • 学会等名
      精密工学会春季大会
    • 発表場所
      東洋大学
    • 年月日
      2015-03-19 – 2015-03-19
  • [学会発表] 機械式冷凍機を用いたパッシブ型THz近接場顕微鏡の開発2015

    • 著者名/発表者名
      林 冠廷、小宮山 進、金 鮮美、河村 賢一、梶原 優介
    • 学会等名
      応用物理学会春季大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-14 – 2015-03-14
  • [学会発表] プラズモニックナノギャップアンテナを利用した電荷敏感型赤外光子検出器(CSIP)2015

    • 著者名/発表者名
      金 鮮美,小宮山 進, 佐藤 崇, Mikhail Patrashin,梶原 優介
    • 学会等名
      応用物理学会春季大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-12 – 2015-03-12
  • [学会発表] Thermal near-field microscopy without external illumination2015

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kajihara
    • 学会等名
      The 1st. Korea-Japan Joint workshop of Micro/Nano-Mechatronics & Production technology
    • 発表場所
      Univ. Tokyo, Japan
    • 年月日
      2015-01-14 – 2015-01-14
    • 招待講演
  • [学会発表] Optical nano-thermometry with a sensitive near-field microscope2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajihara and S. Komiyama
    • 学会等名
      The 22nd International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM22)
    • 発表場所
      Hakone, Japan
    • 年月日
      2014-12-11 – 2014-12-13
  • [学会発表] Terahertz near-field microscopy without external illumination2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajihara, S. Komiyama, K-.T. Lin, and S. Kim
    • 学会等名
      The 22nd International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM22)
    • 発表場所
      Hakone, Japan
    • 年月日
      2014-12-11 – 2014-12-13
  • [学会発表] Recent progress in charge sensitive infrared phototransistors (CSIPs)2014

    • 著者名/発表者名
      Sunmi Kim, Susumu Komiyama, Takashi Satoh, Mikhail Patrashin, and Ysuke Kajihara
    • 学会等名
      5th International Symposium on Terahertz Nanoscience
    • 発表場所
      Martinique, France
    • 年月日
      2014-12-01 – 2014-12-05
  • [学会発表] Near-field microscopy of thermally excited waves2014

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kajihara
    • 学会等名
      Advances in Live Single-Cell Thermal Imaging and Manipulation (ALSCTIM) 2014
    • 発表場所
      OIST, Japan
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-12
    • 招待講演
  • [学会発表] パッシブ近接場顕微鏡におけるレーザ利用型探針位置決め装置の開発2014

    • 著者名/発表者名
      金原優太,梶原優介
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2014
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2014-11-05 – 2014-11-05
  • [学会発表] Near-field microscopy of spontaneous infrared surface waves2014

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kajihara, Susumu Komiyama, Kuan-Ting Lin, and Sunmi Kim
    • 学会等名
      IUMRS-ICYRAM 2014
    • 発表場所
      Haikou, China
    • 年月日
      2014-10-27 – 2014-10-27
    • 招待講演
  • [学会発表] 電荷敏感型赤外光子検出器(CSIP)における量子効率の向上2014

    • 著者名/発表者名
      金 鮮美,小宮山 進, 佐藤 崇, Mikhail Patrashin,梶原 優介
    • 学会等名
      応用物理学会秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-17
  • [学会発表] パッシブ型THz近接場顕微鏡における探針サイズ依存性2014

    • 著者名/発表者名
      林 冠廷,梶原 優介,小宮山 進
    • 学会等名
      応用物理学会秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-17
  • [学会発表] Near-field microscopy of spontaneous evanescent waves2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajihara, S. Komiyama, K.–T. Lin. S. Kim
    • 学会等名
      nfo(near-field optics)-13
    • 発表場所
      Saltlake City, USA
    • 年月日
      2014-09-03 – 2014-09-03
  • [学会発表] Tip size dependence of passive near-field microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Kuan-Ting Lin, Kajihara Yusuke
    • 学会等名
      nfo(near-field optics)-13
    • 発表場所
      Saltlake City, USA
    • 年月日
      2014-09-03 – 2014-09-03
  • [学会発表] Two-color detection with a charge sensitive infrared phototransistor (CSIP) in the THz range2014

    • 著者名/発表者名
      S. Kim, S. Komiyama, T.Ueda, T. Satoh, Y. Kajihara
    • 学会等名
      32nd International conference on the physics of semiconductors
    • 発表場所
      Austin, USA
    • 年月日
      2014-08-12 – 2014-08-12
  • [備考] 梶原研究室

    • URL

      http://www.snom.iis.u-tokyo.ac.jp/

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公開日: 2016-06-01  

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