Nanoscale detection of atomic layer spin-valley polarized excitons and revealing its local dynamics

原子层自旋谷极化激子的纳米级探测并揭示其局域动力学

• 批准号: 22K14597
• 负责人: 茂木 裕幸
• 金额: $ 3万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14597/
• 关键词: 走査トンネル顕微鏡; スピン-バレー偏極励起子; 遷移金属ダイカルコゲナイド; 時間分解STM; スピン・バレー偏極; 超高速ダイナミクス; マルチプローブ

本研究では、光励起走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて、2次元シート状半導体である遷移金属ダイカルコゲナイドにアクセスることで、円偏光電流からスピン-バレー偏極励起子状態をナノスケール検出するものである。本年度は、主に測定系の構築を行った。研究計画調書に課題として記載したように、長時間測定時の光照射位置ドリフトを補正する技術が必要だった。これに対し光照射点を安定化するフィードバック機構を、パターンマッチング技術を用いて開発することに成功した。また、偏光方向を変調し制御する上で顕微鏡内部に配置した光学素子の偏光応答が、変調時にアーティファクト信号を生成することが分かった。そのため、光学顕微鏡内部を一部改造し、試料近くに波長板を配置し、アーティファクトの発生を抑えることに成功した。また、本研究では試料面に対して鉛直方向だけでなく斜め方向からの光入射も行い、信号の比較をする。鉛直入射時には上記したフィードバック機構により照射位置を精密に制御可能であるが、斜入射時にはこの機構の実装が難しい。そこで、真空内の探針・試料の搭載されているバネ吊り除震台の同一板上にレンズを配置するよう装置部品の作製を行い、探針・試料接合とレンズの位置関係がずれない改善を行った。以上により、改善した測定系を用いて円偏光電流計測からスピン-バレー偏極励起子状態をナノスケール検出できるものと考えている。

In this paper, we investigate the application of optical excitation micromirrors (STM) in the field of semiconductor, two-dimensional semiconductor, and migration of metal particles. This year, the main measurement system was constructed. The research plan adjusts the topic to record, long-time measurement of the light irradiation position to correct the technology is necessary This is the first time I've ever seen such a thing. The polarization direction of the optical element is adjusted to generate a polarization signal. A part of the interior of the optical micro-mirror was modified, and the sample wavelength plate was configured and successfully generated. In this study, the vertical direction of the sample surface is divided into two directions: the oblique direction, the incident direction and the signal comparison. It is possible to precisely control the irradiation position when the incidence is vertical, and it is difficult to install the mechanism when the incidence is oblique In addition, the mounting of probe and sample in vacuum, the arrangement of probe and sample on the same plate of vibration isolation table, the operation of device components, and the improvement of the positional relationship between probe and sample bonding and sample bonding are also discussed. The above measurements are made using polarized current measurements.

项目成果

Analysis of Trap-related Conduction Dynamics in Atomically Thin Materials by an Optically Excited Multiprobe Setup

通过光激发多探针装置分析原子薄材料中与陷阱相关的传导动力学

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroyuki Mogi;Zi-han Wang;Ibuki Kuroda;Yuhei Takaguchi;Yasumitsu Miyata;Atsushi Taninaka;Yusuke Arashida;Shoji Yoshida;Osamu Takeuchi and Hidemi Shigekawa
• 通讯作者: Osamu Takeuchi and Hidemi Shigekawa

STM探針光電子放出を利用した局所ポテンシャルダイナミクス評価

使用 STM 尖端光电​​子发射进行局部势动力学评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 茂木 裕幸，若林 凜;嵐田 雄介;吉田 昭二;武内 修;重川 秀実
• 通讯作者: 重川 秀実

第二次高調波発生による二次元半導体材料の高精度結晶方位評価

利用二次谐波产生对二维半导体材料进行高精度晶体取向评估

• 发表时间: 2023
• 作者: Tian Yuan;Ukhtary M. Shoufie;Saito Riichiro;〇Hiromi Yamashita;清水 歩，茂木 裕幸，嵐田 雄介，吉田 昭二，武内 修，重川 秀実
• 通讯作者: 清水 歩，茂木 裕幸，嵐田 雄介，吉田 昭二，武内 修，重川 秀実

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光学技术联系方式

• 发表时间: 2022
• 作者: 茂木裕幸;重川秀実
• 通讯作者: 重川秀実