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(In Japanese)STM発光分光法と近接場光学分光法による表面極微細構造の電子物性の解明

Research report code R013000236
Posted date Oct 1, 2003
  • (In Japanese)潮田 資勝
  • (In Japanese)宮野 健次郎
  • (In Japanese)東北大学電気通信研究所
  • (In Japanese)東京大学大学院工学系研究科
Research organization
  • (In Japanese)東京大学大学院工学系研究科
  • (In Japanese)東北大学電気通信研究所
Report name (In Japanese)STM発光分光法と近接場光学分光法による表面極微細構造の電子物性の解明
Technology summary (In Japanese)本研究では,走査トンネル顕微鏡(STM),発光分光,短パルスレーザー励起電子トンネルによる時間分解分光,近接場光学顕微鏡(SNOM)および原子間力顕微鏡(AFM)による観測などの手法を駆使して,固体表面の極微細構造,吸着分子系,完全に孤立した単一微粒子などの電子物性・光物性を探索しようとするものである。そこで成果として,
(a) STM発光分光と短パルスレーザーを組合わせてピコ秒の時間分解能を有するSTM発光システムを構築し,半導体量子構造,表面吸着の原子・分子などの電子物性,光物性を解明した。また、光ファイバーを用いて、高い効率を有するSTM発光集光系を開発・試作した。
(b) また,動的電気四重極トラップに捕捉された微小液滴の固有モードと液滴内色素発光の相互作用や,透明誘電体基板上の孤立球の固有モードと近接場との相互作用を明らかにした。また,SEMで観察しながら,微小球を基板上に任意の構造に配列する方法を確立し,様々な結晶構造(フォトニック結晶)における固有モードを調べ,理論計算とのよい一致をみた。

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Research field
  • Optical devices in general
  • Lattice defects in semiconductors
  • Electron theory of adsorption
Published papers related (In Japanese)(1)“Preparation of silver tips for scanning tunneling microscopy imaging”, M. Iwami, Y. Uehara, S. Ushioda, Rev. Sci. Instrum. 69, 4010 (1998).
(2)“Light emission spectra of AlGaAs/GaAs multiquantum wells induced by scanning tunneling microscope”, T. Tsuruoka, Y. Ohizumi, S. Ushioda, Appl. Phys. Lett. 73, 1544 (1998).
(3)“Scanning tunneling microscope light emission spectra of Au(110)-(2×1) with atomic spatial resolution”, Y. Uehara, T. Fujita, S. Ushioda, Phys. Rev. Lett. 83, 2445 (1999).
(4)“Light emission spectra of individual GaAs quantum wells induced by scanning tunneling microscope”, T. Tsuruoka, Y. Ohizumi, R. Tanimoto, S. Ushioda, Appl. Phys. Lett. 75, 2289 (1999).
(5)“Light emission by tunneling Cooper pairs across a vacuum gap”, Y. Uehara, T. Fujita, M. Iwami, S. Ushioda, Solid State Commun. 116, 539 (2000).
(6)“Relation between the radius of tip curvature and the light emission efficiency from scanning tunneling microscope”, M. Iwami, Y. Uehara, S. Ushioda, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 4912 (2000).
(7)“Scanning tunneling microscope light emission spectroscopy with picosecond time resolution”, Y. Uehara, A. Yagami, K. J. Ito, S. Ushioda, Appl. Phys. Lett. 76, 2487 (2000).
(8)“Servomechanism for locking scanning tunneling microscope tip over surface nanostructures”, K. J. Ito, Y. Uehara, S. Ushioda, K. Ito, Rev. Sci. Instrum. 71, 420, (2000).
(9)“STM light emission from Si(111)-(7×7) surface using a silver tip”, M. Iwami, Y. Uehara, and S. Ushioda, Appl. Surf. Sci. 169-170, 188 (2001).
(10)“Single NbO nano-crystal formation on low temperature annealed Nb(001) surface”, Y. Uehara, T. Fujita, M. Iwami, and S. Ushioda Surf. Sci. 472, 59 (2001).
(11)“Visualization of the Local Insulator-Metal Transition in Pr0.7Ca0.3MnO3”, M. Fiebig, K. Miyano, Y. Tomioka, Y. Tokura, Science 280, 1925 (1998).
(12)“Spin-dependent conductance quantization in nickel point contacts”, H. Oshima and K. Miyano, Appl. Phys. Lett. 73, 2203 (1998).
(13)“Photonic band in two-dimensional lattices of micrometer-sized spheres mechanically arranged under a scanning electron microscope”, H. T. Miyazaki, H. Miyazaki, K. Ohtaka, and T. Sato, J. Appl. Phys. 87, 7152 (2000).
(14)“Microcavity effect of dyes adsorbed on a levitated droplet”, H. Yukawa, S. Arnold and K. Miyano, Phys. Rev. A 60, 2491 (1999).
(15)“Observation of a modulation effect caused by a microsphere resonator strongly coupled to a dielectric substrate”, H. Ishikawa, H. Tamaru, and K. Miyano, Opt. Lett. 24, 643 (1999).
(16)“Switching behavior of epitaxial perovskite manganite thin films”, H. Oshima, K. Miyano, Y. Konishi, M. Kawasaki, Y. Tokura, Appl. Phys. Lett. 75, 1473 (1999).
(17)“Adhesion force measurement system for micro-objects in a scanning electron microscope”, H. T. Miyazaki, Y. Tomizawa, K. Koyano, T. Sato, and N. Shinya, Rev. Sci. Instrum. 71, 3123 (2000).
(18)“Plasmon optics of structured silver films”, A. Bouhelier, Th. Huser, H. Tamaru, H.-J. Guentherodt, D.W. Pohl, F.I. Baida and D. Van Labeke, Phys. Rev. B 63, 155404 (2001).
Research project
  • Core Research for Evolutional Science and Technology;Quantum Effects and Related Physical Phenomena
Information research report
  • (In Japanese)潮田 資勝. STM発光分光法と近接場光学分光法による表面極微細構造の電子物性の解明. 戦略的基礎研究推進事業 平成7年度採択研究課題 研究終了報告書 量子効果等の物理現象,2001. p.61 - 138.