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

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。

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。