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

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。

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。