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高強度テラヘルツＳＴＭによるナノ空間超高速物性制御

使用高强度太赫兹 STM 进行纳米空间超快物理特性控制

基本信息

批准号：
17J05234
负责人：
吉岡克将
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までに、大気中下での高強度テラヘルツSTMを完成させ、自在に波形の制御されたTHz近接場を利用して数十フェムト秒の時間分解能かつ1 ナノメートルの空間分解能で電子や物質を制御する手法を見出した。しかしながら、大気中下では試料表面に酸化膜が形成されてしまうため、金やグラファイトといった限られた試料でしか実験ができなかった。そこで、新たに超高真空STMを導入することで、あらゆる導電性試料での実験を可能にした。加えて、安定性とS/N比が格段に向上したため、原子分解能で試料表面を観察することが可能になった。新しい系での最初の実験として、相変化材料であるGeSbTeのナノスケール相変化誘起に取り組んだ。この物質は、DVDなどの可逆記録メディアに利用されており、探針で増強された近接場を使って超高速で相転移を引き起こすことができれば、これまでの限界を上回る超高速かつ超微細な情報記録が可能になると期待される。実際に、第一段階として近赤外のフェムト秒パルスを使って結晶相からアモルファス相への超高速相転移をナノスケールで誘起することに成功した。探針直下において相変化前後で試料形状が変化しただけでなく、バンドギャップが変化していることを走査トンネル分光法により確認した。この逆過程であるアモルファス相から結晶相への相転移は高強度テラヘルツ波を用いて引き起こせると考えられるが、実験条件の追い込みが必要な段階である。また、テラヘルツSTMの時間分解能を向上させ、励起状態のダイナミクスを動画として直接捉えるために、新たな光源開発を行った。この光源は、パルス幅が30フェムト秒より短いサブサイクルパルスを4 MHzの繰り返し周波数で発生させることができるため、テラヘルツSTMの可能性を格段に高めるものになると強く期待される。

In the past year, high-intensity STM was completed in the middle and lower levels, and the control of THz near field by free waveform was realized by using the time decomposition energy of tens of seconds. The acid film on the surface of the sample was formed. The new ultra-high vacuum STM can be used to conduct conductive samples. The addition, stability, S/N ratio, atomic decomposition energy, and surface observation of the sample are possible. The new system is based on the initial phase transformation of GeSbTe. This material is used for reversible recording of DVD, probe, and near-contact field, and ultra-high speed phase shift. In the first stage, the crystal phase shift and the ultra-high speed phase shift were successfully induced. The shape of the sample changes before and after the phase change of the probe. The inverse process of the crystal phase shift is the phase shift of the high intensity crystal phase shift. The time decomposition function of STM can be adjusted upwards, the excitation state can be adjusted upwards, the animation can be adjusted downwards, and the new light source can be adjusted upwards. The light source has an amplitude of up to 30 seconds and a frequency of up to 4 MHz. The frequency of the light source is up to 30 seconds and the frequency of the light source is up to 30 seconds.

项目成果

期刊论文数量（20）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

キャリアエンベロープ位相制御テラヘルツパルスによるトンネリング電子制御

使用载波包络相位控制太赫兹脉冲进行隧道电子控制

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
伴　篤彦;吉岡克将;片山郁文;嵐田雄介;河田陽一;高橋宏典;武田　淳
通讯作者：
武田　淳

位相制御THz-STMによるトンネル電子のナノ空間超高速サブサイクル制御（受賞記念講演）

使用相控太赫兹-STM对隧道电子进行纳米空间超快子周期控制（获奖纪念讲座）

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
吉岡克将;片山郁文;嵐田雄介;伴篤彦;河田陽一;小西邦昭;髙橋宏典;武田淳
通讯作者：
武田淳

Tailoring Single-Cycle Near-Field in a Tunnel Junction with Carrier-Envelope Phase-Controlled Terahertz Electric Fields

利用载流子包络相控太赫兹电场在隧道结中定制单周期近场

DOI：
10.1021/acs.nanolett.8b02161
发表时间：
2018
期刊：
Nano Letters
影响因子：
10.8
作者：
K. Yoshioka;I. Katayama;Y. Arashida;A. Ban;Y. Kawada;H. Takahashi;and J. Takeda
通讯作者：
and J. Takeda

Nanoscale electron manipulation in metals with intense THz electric fields

具有强太赫兹电场的金属纳米级电子操控