Nanoscale spectroscopy on photo-induced dynamics in materials by femtosecond time-resolved scanning tunneling microscopy

通过飞秒时间分辨扫描隧道显微镜研究材料光致动力学的纳米级光谱

• 批准号: 15H05734
• 负责人: 重川 秀実
• 金额: $ 95.85万
• 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 (S)
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-05-29 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15H05734/
• 关键词: 走査プローブ顕微鏡; 時間分解測定; 長短パルスレーザー; 光誘起ダイナミックス; トンネル分光

これまでに，スピンダイナミックスまで含めた時間分解STM測定を可能にしてきたが、トンネル電流として得られる信号は通常の光学的な測定に比べて非常に微弱であり、光強度が格段に弱くなる励起波長での測定は困難で、対象がGaAsを主とする材料に限られていた。そこで、多様な系を対象とした時間分解STM測定が可能になるよう新しい励起システムを構築し新しい物理を探索することを目的とした。初年度は、波長変換を行いながら時間分解測定が可能となる励起系の仕組みを完成させ、目的とする試料の準備について新しい結果を得るなどの成果を得た。次年度は、同システムを用いた実験を進め、トポロジカル絶縁体(Bi2Te2S3)やMoS2単層、2層構造、等を対象として時間分解測定を行う事に成功した。また、WS2上に形成したWS2/MoS2ヘテロ構造界面で、新しい準位が形成されることを見出し前年度に続きNature系の雑誌であるScientific Reportsに発表した。更に、測定をTHz領域に展開し、単一パルス内の位相（carrier envelope phase: CEP）を制御することで、STM探針に印加する電場（従ってトンネル電流）をサブサイクルでコヒーレントに制御することに成功した。同成果は、Nature Photonicsに掲載された。本年度は、1月弱の期間であったが、上記結果を基に実験を進め、現有多探針STMによるWSe2の時間分解測定に成功した。併せて、THz-STMにおいて、配線やチラーの振動によるノイズを抑えることで、10fA程度の微弱トンネル電流信号計測が可能となり、損傷を受けやすい有機系を含めた幅広い試料を対象とする路が拓けた。

Youdaoplaceholder0 れまでに ス ピ ン ダ イ ナ ミ ッ ク ス ま で containing め た time breakdown STM measurement を may に し て き た が, ト ン ネ ル current と し て have ら れ る は usually の optical signal な determination に than べ て very faint で に あ り, light intensity が lattice period of weak に く な る wound up wavelength で の determination は difficulties で, like が seaborne GaAs を main と す る material に limit ら れ て い た. を そ こ で, many others な department like と seaborne し た time breakdown STM measurement が may に な る よ う new し い wound up シ ス テ ム を build new し し い physical を explore す る こ と を purpose と し た. Early annual は, wavelength variations in line を い な が ら time determination of decomposition が may と な る wound up is の blackstone group み を complete さ せ, purpose と す る sample の prepare に つ い て new し い results る を な ど の results を た. Annual は, with シ ス テ ム を with い た be 験 を め, ト ポ ロ ジ カ ル never try body (Bi2Te2S3) や MoS2 単 layer, two layer structure, such as を like と seaborne し て time determination of decomposition を doeth う に successful し た. ま た, WS2 に form し た WS2 / MoS2 ヘ テ ロ で structure interface, the new し い quasi が forming さ れ る こ と を see the first annual し に 続 き Nature is の 雑 tzu で あ る Scientific Reports に 発 table し た. More に, determining を に THz field launched a し, 単 パ ル ス within の phase (carrier envelope phase: CEP) を suppression す る こ と で, STM probe に Inca す る electric field (従 っ て ト ン ネ ル current) を サ ブ サ イ ク ル で コ ヒ ー レ ン ト に suppression す る こ と に successful し た. The same achievement に, Nature Photonicsに published された. During January this year は, weak の で あ っ た が, written results を に be 験 を into め, existing many probe STM に よ る WSe2 の time determination of decomposition に successful し た. And せ て, THz STM に お い て, wiring や チ ラ ー の vibration に よ る ノ イ ズ を え suppression る こ と で, degree of 10 fa の weak ト ン ネ ル current signal measuring が may と な り, damage を け や す い organic department を め た picture hiroo い sample を like と seaborne す が る road extension け た.

项目成果

Scanning tunneling potentiometry on FIB-deposited PtC pattern by using multi-probe STM

使用多探针 STM 对 FIB 沉积 PtC 图案进行扫描隧道电位测量

• 发表时间: 2016
• 作者: T. Bamba;H. Mogi;S. Yoshida;O. Takeuchi and H. Shigekawa
• 通讯作者: O. Takeuchi and H. Shigekawa

イオンビーム誘起堆積法により作成したPt配線の局所電位測定

离子束诱导沉积法产生的 Pt 布线的局部电位测量

• 发表时间: 2016
• 作者: Z.H. Wang;H. Mogi;T. Banba;S. Yoshida;Y. Miyata;O. Takeuchi and H. Shigekawa;茂木 裕幸，番場 隆文，武内 修，重川 秀実;茂木 裕幸，番場 隆文，武内 修，重川 秀実
• 通讯作者: 茂木 裕幸，番場 隆文，武内 修，重川 秀実

Coupling THz technology to STM

太赫兹技术与 STM 的耦合

• 发表时间: 2017
• 作者: T. Nakanishi;R. Kitaura;T. Kawai;S. Okada;S. Yoshida;O. Takeuchi;H. Shigekawa;and H. Shinohara;吉岡 克将（重川 秀実）
• 通讯作者: 吉岡 克将（重川 秀実）

Attractive interaction of Mn Atoms on the GaAs(110) Surface Observed by Scanning Tunneling Microscopy/Spectroscopy

通过扫描隧道显微镜/光谱观察 GaAs(110) 表面上锰原子的吸引相互作用

• 发表时间: 2016
• 作者: E. Hayaki;A. Taninaka;S. Yoshida;K. Kanazawa;O. Takeuchi and H. Shigekawa
• 通讯作者: O. Takeuchi and H. Shigekawa

単一分子接合形状の3次元動的制御とコンダクタンス計測

单分子结形状和电导测量的 3D 动态控制

• 发表时间: 2016
• 作者: 杉田佳弘;片山智貴;吉田昭二;谷中淳;武内修;重川秀実
• 通讯作者: 重川秀実