コムロック型超高速AFM可視化技術の創出と触媒反応過程の可視化

开创Comlock型超高速AFM可视化技术及催化反应过程可视化

• 批准号: 22H00289
• 负责人: 藤田 淳一
• 金额: $ 27.29万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 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-22H00289/
• 关键词: 超高速AFM; ２次元材料; 表面触媒反応; 超高速時間分解型KFM計測; パルストレイン; fsパルスレーザー; psパルスレーザー; Non-contact; K-AFM; フェムト秒パルスレーザー; 位相制御; 時間原点; 触媒反応

超高速AFM可視化技術においては、高いQ値を持つ光熱振動型AFM探針振動制御技術の開発と動作実証を行い、7MHzの熱レーザー励起において高Q値AFM探針振動を実証した。しかし、fs秒パルスレーザー照射によって振動する探針表面と基板からの反射から得られるコム共鳴分散は、特に大気中での探針振動の揺らぎ幅が大きく、コムロック共鳴を出す事が極めて困難であることが判明した。そこで方針変更し、レーザー熱励起型の高振動数探針を用いたKFMモードを用い、カンチレバー振動と位相同期したピコ秒レーザーのパルストレインを用いて、超高速時間分解型のNon-contact KFM計測技術を開発を進めた。このピコ秒励起（ポンプ）パルスをトリガーとしたMoS2表面励起子、電荷のダイナミクスを観測する方向に修正した。本年度はまず測定対象とするMoS2単原子層の試料を作製し、KFMモードを用いて形状と電位分布の評価を行った。2μm径の溝加工したSi基板上にAuをスパッタ蒸着したものを基板として、MoS2単原子層を転写することで溝上に中空のMoS2単原子層サスペンド構造を作製した。サスペンド構造上とその周辺でKFM測定した結果、サスペンド構造上ではその周辺のAu表面と接触したMoS2上と比べて200～400meVの電位の上昇が観測された。この電位の変化はAuとMoS2間の電荷移動が主な要因と考えられるが、サスペンド構造の電位にばらつきが大きくそれだけでは解釈できない。そのためKFM測定を行ったサスペンド構造に対して発光分光測定(PL測定)を行ったところ、励起子発光に由来するPLピークのエネルギーと電位に相関があり、PLエネルギーが低くなるほど電位の上昇が大きくなることが明らかになった。今後さらにサスペンド構造の形状や歪の影響を含めて解析していくことでその全容が解明されると期待できる。

Ultra-high speed AFM visualization technology, high Q value, photothermal vibration AFM probe vibration control technology, operation, 7MHz thermal excitation, high Q AFM probe vibration The probe surface and the substrate reflect the vibration during irradiation. The resonance is dispersed. The amplitude of the probe vibration in the extremely large range is large. The resonance is extremely difficult to determine. The development of high vibration number probe technology of thermal excitation type, high vibration number probe technology of phase synchronization type and high speed time decomposition type The second excitation is corrected by the second excitation. This year, we will conduct the preparation of samples for measuring the MoS2 single atomic layer, and the evaluation of the shape and potential distribution of KFM samples. 2μm diameter trench processing on the Si substrate Au evaporation on the substrate MoS2 single atomic layer writing on the trench hollow MoS2 single atomic layer structure KFM measurement results on the periphery of the structure, the Au surface on the periphery of the structure, and the potential rise of the MoS2 surface are measured at 200~400meV. The charge transfer between Au and MoS2 is mainly caused by the potential change of Au and MoS2. KFM measurements are made on the basis of the structure of the light emission spectrometer (PL measurements). PL measurements are made on the basis of the excitation spectrometer. PL measurements are made on the basis of the correlation between PL measurements and potential measurements. In the future, the influence of the shape and deformation of the structure will be analyzed.

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

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

Ultrafast nanoscale exciton dynamics via laser-combined scanning tunneling microscopy in atomically thin materials

• DOI: 10.1038/s41699-022-00345-1
• 发表时间: 2022-10-14
• 期刊: NPJ 2D MATERIALS AND APPLICATIONS
• 影响因子: 9.7
• 作者: Mogi, Hiroyuki;Arashida, Yusuke;Shigekawa, Hidemi
• 通讯作者: Shigekawa, Hidemi