二次非線形光学効果を用いた凝集し修飾された単結晶上原子ステップの機能の研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23540363
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 水谷 五郎 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (30183958)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮内 良広 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, 応用科学群, 講師 (70467124) ; 佐野 陽之 石川工業高等専門学校, 一般教育科, 教授 (80250843) ; KHUAT Hien 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 助教 (30729190)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2016-03-31
• Keywords: 光第二高調波発生 / 金 / 酸化チタン / ステップ

Outline of Annual Research Achievements

本計画の大きな目標であるAu/ステップ状TiO2系における光第二高調波発生の計測に成功した。まず試料としてはTiO2(320)面をフッ酸処理と８００度Cの大気アニール１時間を３回繰り返し、[001]方向に平行なステップの成長をAFMで確認できた。次にこの試料の上にAuを2nm室温蒸着した。この界面においては原子レベルのステップが同じ方向を向いて整列しており、その上にAuの膜が一様に乗っているので、スッテプ/Au界面がナノワイヤ列状になっている。このようにして製作したAu/TiO2試料のSHG光強度を基本波波長1064nmで、入射/出射偏光として、p/p,p/s,s/p,s/sの４つの偏光組み合わせにおいて観測した。SHGはp/pおよびs/pの偏光組み合わせで強く、他の２つの組み合わせではノイズレベルであった。またAuの乗っていないbareのTiO2(320)のSHGは非常に弱く、また異方性もはっきりしなかった。SHG強度の試料回転角依存性は、基板の結晶軸の傾きを反映しており、このことからSHG応答は、TiO2界面のステップとAuとの界面から出てくることが明らかとなった。
本計画のもう１つの目標である、水素終端したミスカットSi(111)面の光和周波発生の観測においても有意義な結果を得た。偏光配置pppおよびssp(それぞれSFG,入射可視,入射赤外)の偏光配置において、2083cm-1のテラスモードと2093cm-1のステップモードのピークが観測された。この結果は化学的方法で得たMorinらの過去の報告例と異なっており、表面の不完全性の違いによりステップ吸着水素の振動のスペクトルが違うことがわかった。

Research Products

• [Presentation] 超高真空SFG顕微鏡によるステップバンチしたSi(111):H表面の観察 (2015)
  • Author(s): 青木智秀、Md. Abdus Sattar、Khuat Thi Thu Hien、水谷五郎、Harvey N. Rutt
  • Organizer: 第２６回光物性研究会
  • Place of Presentation: 神戸大学百年記念会館(兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2015-12-12 – 2015-12-12
• [Presentation] Nonlinear optical interferometry study at the interface of organic thin films with indium tin oxide (2015)
  • Author(s): Muhammad Samir Ullah, Siti Zulaikha Ngah Demon, Kzuki Matsumoto, Yoshihiro Miyauchi, Khuat ThiThu Hien, Goro Mizutani, Harvey Rutt
  • Organizer: 第２６回光物性研究会
  • Place of Presentation: 神戸大学百年記念会館(兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2015-12-12 – 2015-12-12
• [Presentation] Desorption kinetics of hydrogen from the Si(111)1x1 surfaces studied by Sum frequency generation and Second harmonic generation (2015)
  • Author(s): Md. Abdus Sattar, Khuat Thi Thu Hien, Yoshihiro Miyauchi, and Goro Mizutani
  • Organizer: 表面・界面スペクトロスコピー２０１５
  • Place of Presentation: 国立女性教育会館(埼玉県比企郡)
  • Year and Date: 2015-11-28 – 2015-11-28
• [Presentation] Sum Frequency Generation of Step Si(111) Surfaces Terminated by Hydrogen: Experimental and Theoretical (2015)
  • Author(s): Khuat Thi Thu Hien, M.D Sattar ,Yoshihiro Miyauchi and Goro Mizutani
  • Organizer: The 5th International Workshop on Nanotechnology and Application IWNA 2015
  • Place of Presentation: Vung Tau, Vietnam
  • Year and Date: 2015-11-14 – 2015-11-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Phase of the second order nonlinear susceptibility at the interface of indium tin oxide/organic semiconductor (2015)
  • Author(s): Muhammad Samir Ullah, Siti Zulaikha Ngah Demon, Kazuki Matsumoto, Khuat Thi Thu Hien, Goro Mizutani, and Harvey Rutt
  • Organizer: The 2nd Malaysia-Japan Joint Symposium on Nanoelectronics 2015
  • Place of Presentation: JAIST, Ishikawa, Japan
  • Year and Date: 2015-11-11 – 2015-11-11
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Muhammad Samir Ullah, S. Z. Ngah Demon, K. Matsumoto, K. T. T. Hien, G. Mizutani, and H. Rutt (2015)
  • Author(s): Muhammad Samir Ullah, S. Z. Ngah Demon, K. Matsumoto, K. T. T. Hien, G. Mizutani, and H. Rutt
  • Organizer: 10th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices ‘15
  • Place of Presentation: Kunibiki Messe, Matsue, Shimane, Japan
  • Year and Date: 2015-10-28 – 2015-10-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hydrogen Desorption Kinetics from H-Si(111) Surfaces Studied by Sum Frequency Generation and Second Harmonic Generation (2015)
  • Author(s): Md. Abdus sattar, K. T. T. Hien, Y. Miyauchi, and G. Mizutani
  • Organizer: 10th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices ‘15
  • Place of Presentation: Kunibiki Messe, Matsue, Shimane, Japan
  • Year and Date: 2015-10-28 – 2015-10-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Sum Frequency Generation on a Hydrogenated Regular Step Si Surface (2015)
  • Author(s): Khuat Thi Thu Hien, Y. Miyauchi, Md. A. Sattar, and G. Mizutani
  • Organizer: 10th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices ‘15
  • Place of Presentation: Kunibiki Messe, Matsue, Shimane, Japan
  • Year and Date: 2015-10-27 – 2015-10-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Study of Optical Second Harmonic Interference Pattern at Interface between Iron Phthalocyanine Layer and Indium Tin Oxide (2015)
  • Author(s): Muhammad Samir Ullah, Siti Zulaikha Ngah Demon, Kazuki Matsumoto, Khuat Thi Thu Hien, Goro Mizutani, and Harvey Rutt
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス(大阪府吹田市)
  • Year and Date: 2015-09-18 – 2015-09-18
• [Presentation] Nonlinear optical properties of metallic nanowire arrays with controlled cross sectional shapes (2015)
  • Author(s): G. Mizutani
  • Organizer: Collaborative Conference on 3D and Materials Research (CC3DMR) 2015
  • Place of Presentation: Busan, Korea
  • Year and Date: 2015-06-17 – 2015-06-17
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Hydrogen desorption kinetics from H-Si(111) surfaces studied by Sum frequency generation (SHG) (2015)
  • Author(s): Md. Abdus Sattar, Khuat Thi Thu Hien, Yoshihiro Miyauchi, and Goro Mizutani
  • Organizer: Collaborative Conference on 3D and Materials Research (CC3DMR) 2015
  • Place of Presentation: Busan, Korea
  • Year and Date: 2015-06-17 – 2015-06-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Observation of a Vicinal H:Si(111) Surface by Using Sum Frequency Microscope (2015)
  • Author(s): Hien Khuat, Yoshihiro Miyauchi, and Goro Mizutani
  • Organizer: 8th International Conference on Materials for Advanced Technologies of the Materials Research Society of Singapore
  • Place of Presentation: Suntec, Singapore
  • Year and Date: 2015-06-02 – 2015-06-02
  • Int'l Joint Research