パッシブ型テラヘルツ近接場分光技術の確立

被动太赫兹近场光谱技术建立

• 批准号: 20J21879
• 负责人: 佐久間 涼子
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J21879/
• 关键词: 熱励起エバネッセント波; 近接場計測; パッシブ計測; 分光

本研究では，格子振動等の物質のミクロなダイナミクスが起因し発生する熱励起エバネッセント波のパッシブ分光計測の実現と，パッシブ散乱理論の定式化を目的とした．熱励起エバネッセント波は物質表面に局在しており，局在波をプローブにより散乱し検出する近接場技術を用いて計測する．また，外部光を用いず放射光を直接取得するパッシブ計測法を用いる必要がある．近年，パッシブ型s-SNOMが開発され，格子および電子温度のパッシブ検出を可能にした．しかし，スペクトル検出による厳密な電磁波解析は実現されなかったため，本研究ではパッシブ型s-SNOMに分光機構を加え，熱励起エバネッセント波のパッシブ分光計測を実施した．構築したパッシブ分光s-SNOMを用いることで，熱励起エバネッセント波のスペクトル特性およびパッシブ散乱メカニズムを明らかにした．本研究では，初めに検出波長帯域(8-16 μm)において信号効率60 %以上の分光光学系を設計し構築した．構築したパッシブ型分光s-SNOMの空間および波長分解能は，約100 nm, 150 nmであることが示され，パッシブ分光計測を実施するにあたり十分な分解能を有することが示された．パッシブ分光s-SNOMを用いて，検出帯域にフォノン共鳴波長を含まない金属(Au)と含む誘電体(SiC, GaN, AlN)上の近接場信号をパッシブに取得した結果，フォノン共鳴波長近傍において特異的な近接場信号の減衰特性が得られた．これらの近接場信号と計算値を比較することで，金属および誘電体におけるパッシブ散乱原理の提案に至った．本研究では，熱励起エバネッセント波のパッシブ分光計測を初めて実現し，これにともない熱励起エバネッセント波の検出特性の波長依存性を明らかにした．本技術は，今後，パッシブな物性顕微鏡や絶対温度測定技術へ発展すると期待される．

This study で は, の material such as lattice vibration の ミ ク ロ な ダ イ ナ ミ ク ス が cause し 発 raw す る heat excitation on エ バ ネ ッ セ ン ト wave の パ ッ シ ブ spectrometer measuring の be と now, パ ッ シ ブ scattered theory の demean を purpose と し た. Heat excitation on エ バ ネ ッ セ ン ト wave は material surface に bureau in し て お り, bureau in wave を プ ロ ー ブ に よ り scattered し 検 out す る nearly meet technical を with い て measuring す る. Youdaoplaceholder0, external light を obtained by ず ず, radiated light を directly obtained するパッシブ, measurement method を obtained by る る necessary がある. In recent years, the パッシブ type s-SNOMが has developed され, and the grid および electron temperature <s:1> パッシブ検 has shown that を may に た た た. し か し, ス ペ ク ト ル 検 out に よ る 厳 dense な electromagnetic analytical は be presently さ れ な か っ た た め, this study で は パ ッ シ ブ type s - SNOM に spectral institutions を え, heat excitation on エ バ ネ ッ セ ン ト wave の パ ッ シ ブ spectrometer measuring を be applied し た. To construct し た パ ッ シ ブ spectral s - SNOM を with い る こ と で, heat excitation on エ バ ネ ッ セ ン ト wave の ス ペ ク ト ル features お よ び パ ッ シ ブ scattered メ カ ニ ズ ム を Ming ら か に し た. At the beginning of this study で は, め に 検 wavelength 帯 domain (8-16 microns) に お い て の working rate is 60%, spectral signal light を design department of し build し た. Build し た パ ッ シ ブ spectral s - type SNOM の space お よ び wavelength can decompose は, about 100 nm, 150 nm で あ る こ と が shown さ れ, パ ッ シ ブ spectrometer measuring を be applied す る に あ た り very な decomposition can have す を る こ と が shown さ れ た. パ ッ シ ブ spectral s - SNOM を with い て, 検 out 帯 domain に フ ォ ノ ン resonance wavelength を containing ま な い metal (Au) contains と む induced electricity body (SiC, GaN, AlN) の nearly meet signal を パ ッ シ ブ に obtain し た results, フ ォ ノ ン resonance wavelength near alongside に お い て specific な nearly meet signal の damping characteristics が must ら れ た. こ れ ら の nearly meet signal と calculate numerical を compare す る こ と で, metal お よ び induced electricity body に お け る パ ッ シ ブ scattered principle proposed の に to っ た. This study で は, thermal excitation エ バ ネ ッ セ ン ト wave の パ ッ シ ブ spectrometer measuring early を め て be し, こ れ に と も な い heat excitation on エ バ ネ ッ セ ン ト wave の 検 out features の wavelength dependence を Ming ら か に し た. In the future, the development of パッシブな physical property 顕 micro-mirror や absolute temperature measurement technology へ is expected to be すると and される are anticipated.

项目成果

Nano-scale THz Spectroscopic System for Thermal Evanescent Waves

用于热倏逝波的纳米级太赫兹光谱系统

• 发表时间: 2020
• 作者: Ryoko Sakuma;Kuan-Ting Lin;Sunmi Kim;Fuminobu Kimura;and Yusuke Kajihara
• 通讯作者: and Yusuke Kajihara

Near-field spectroscopy of the thermally excited evanescent waves

热激发倏逝波的近场光谱

• 发表时间: 2021
• 作者: Ryoko Sakuma;Kuan-Ting Lin;Fuminobu Kimura;and Yusuke Kajihara
• 通讯作者: and Yusuke Kajihara

熱励起エバネッセント波のパッシブTHz 近接場分光計測

热激发倏逝波的被动太赫兹近场光谱测量

• 发表时间: 2021
• 作者: Tanomura Ryota;Tang Rui;Takuo Tanemura;Nakano Yoshiaki;佐久間涼子，林冠廷，金鮮美，木村文信，梶原優介
• 通讯作者: 佐久間涼子，林冠廷，金鮮美，木村文信，梶原優介

Near-field analysis of the thermally excited evanescent waves on GaN

GaN 上热激发倏逝波的近场分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryoko Sakuma;Kuan-Ting Lin;Fuminobu Kimura;and Yusuke Kajihara
• 通讯作者: and Yusuke Kajihara

熱励起エバネッセント波の近接場分光イメージング

热激发倏逝波的近场光谱成像

• 发表时间: 2021
• 作者: Shen Jiabin;Jia Shujing;Shi Nannan;Ge Qingqin;Gotoh Tamihiro;Lv Shilong;Liu Qi;Dronskowski Richard;Elliott Stephen R.;Song Zhitang;Zhu Min;佐久間涼子，林冠廷，金鮮美，木村文信 ，梶原優介
• 通讯作者: 佐久間涼子，林冠廷，金鮮美，木村文信 ，梶原優介