微弱電流検出可能な近接場光学顕微鏡の開発と光機能性材料の観察

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750055
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 岩田 太 静岡大学, 工学部, 助教授 (30262794)
• Keywords: SNOM / 近接場光 / ナノスケール計測 / エレクトロクロミック / 光機能材料

Research Abstract

近接場光学顕微鏡(Scanning Near-field Optical Microscopy : SNOM)は近接場光を利用することで光の回折限界を超える高分解能を有する新しい光学顕微鏡である。SNOMは今日,有機分子,半導体、生物と様々な分野で活用されている。また、次世代の光エレクトロニクスデバイスの開発において光子と電子が相互作用する光機能材料の評価は重要である。得にナノメートルスケールの局所領域での光と電子の相互作用を解明することは大変重要な課題である。本研究では光機能性を有する半導体や導電性高分子の光励起電流や電界発光特性を局所的に観察できる新しい近接場光学顕微鏡システム(SNOM)を開発し、光機能材料や光機能エレクトロニクスデバイスにおけるナノスケール計測を行うことを目的とした。具体的には微弱電流が測定可能な新たな近接場光学顕微鏡(SNOM)を開発し、そのパフォーマンスを確認する実験を行った。SNOM探針の製作においてITO薄膜等の導電性透明電極を作製する光ファイバ探針先端や、金属プロープによる電場増強効果を利用したアパーチャレスタイプの近接場光学顕微鏡を応用した。これらのシステムを用いることで光導電性を有する材料ではファイバ探針から照射される近接場光により局所的に励起される光電流をその導電性ファイバ探針で直接測定でき、フォトキャリア分布像を取得できた。また、これらのシステムを用いて電圧印加により着消色する薄膜試料(エレクトロクロミック材料)のナノスケール局所発光及び着消色現象を観察し、新たなメカニズムや新しい光エレクトロニクスデバイス開発における知見を得た。

Research Products

• [Publications] F.Iwata, K.Mikage, H.Sakaguchi, N.Kitao, A.Sasaki: "Nanometer-scale electrochromic modification of NiO films using a novel technique of scanning near-field optical microscopy"Solid State Ionics. (発表予定). (2003)
• [Publications] F.Iwata, K.Mikage, H.Sakaguchi, N.Kitao, A.Sasaki: "Current-sensing scanning near-field optical Microscopy using a metal probe for nanometer-scale observation of electrochromic film"J.Microscopy. (発表予定). (2003)
• [Publications] F.Iwata, K.Mikage, H.Sakaguchi, N.Kitao, A.Sasaki: "Nanometer-scale electrochromic properties observed by scanning near-field optical microscopy capable of local current sensing"Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.. 27. 361-364 (2002)
• [Publications] Y.Kawata, S.Urahara, M.Murakami, F.Iwata: "The use of capillary force for fabricating probe tips for scattering type near-field scanning optical microscopy"Appl.Phys.Lett.. 82. 1598-1600 (2003)