パッシブ型テラヘルツ近接場分光技術の確立

被动太赫兹近场光谱技术建立

• 批准号: 20J21879
• 负责人: 佐久間 涼子
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J21879/
• 关键词: 熱励起エバネッセント波; 近接場計測; パッシブ計測; 分光

本研究では，格子振動等の物質のミクロなダイナミクスが起因し発生する熱励起エバネッセント波のパッシブ分光計測の実現と，パッシブ散乱理論の定式化を目的とした．熱励起エバネッセント波は物質表面に局在しており，局在波をプローブにより散乱し検出する近接場技術を用いて計測する．また，外部光を用いず放射光を直接取得するパッシブ計測法を用いる必要がある．近年，パッシブ型s-SNOMが開発され，格子および電子温度のパッシブ検出を可能にした．しかし，スペクトル検出による厳密な電磁波解析は実現されなかったため，本研究ではパッシブ型s-SNOMに分光機構を加え，熱励起エバネッセント波のパッシブ分光計測を実施した．構築したパッシブ分光s-SNOMを用いることで，熱励起エバネッセント波のスペクトル特性およびパッシブ散乱メカニズムを明らかにした．本研究では，初めに検出波長帯域(8-16 μm)において信号効率60 %以上の分光光学系を設計し構築した．構築したパッシブ型分光s-SNOMの空間および波長分解能は，約100 nm, 150 nmであることが示され，パッシブ分光計測を実施するにあたり十分な分解能を有することが示された．パッシブ分光s-SNOMを用いて，検出帯域にフォノン共鳴波長を含まない金属(Au)と含む誘電体(SiC, GaN, AlN)上の近接場信号をパッシブに取得した結果，フォノン共鳴波長近傍において特異的な近接場信号の減衰特性が得られた．これらの近接場信号と計算値を比較することで，金属および誘電体におけるパッシブ散乱原理の提案に至った．本研究では，熱励起エバネッセント波のパッシブ分光計測を初めて実現し，これにともない熱励起エバネッセント波の検出特性の波長依存性を明らかにした．本技術は，今後，パッシブな物性顕微鏡や絶対温度測定技術へ発展すると期待される．

在这项研究中，目的是实现由晶格振动和制定被动散射理论等物质的微动力学引起的热量递增波的被动规范测量。热鼓励evanesscent波位于材料表面上，并使用邻近技术测量局部波，该技术通过探针散射和检测探针。另外，有必要使用一种被动测量方法，该方法无需使用外部光即可直接获取辐射灯。近年来，已经开发了被动的S-SNOM，从而实现了晶格和电子温度的被动检测。但是，由于未实现由于频谱检测而进行的严格的电磁波分析，因此该研究对被动S-SNOM进行了传递的照明机制，并进行了被动的光谱测量，对evanesscent波的热鼓励。通过使用内置的被动光谱s-snom，揭示了evanesscent波热鼓励的光谱特性和被动散射机制。在这项研究中，在检测到的波长带（8-16μM）中设计了信号效率为60％或以上的光谱光学系统。建筑被动光谱s-SNOM的空间和波长分辨率约为100 nm，150 nm，表明它在实施被动规范测量方面具有足够的分辨率。由于被动采集特写信号（SIC，GAN，ALN），它使用被动光谱S-SNOM，该信号包含一个金属（AU），该金属（AU）不包含检测带中的声子共振波长，它是在声子谐振波长度附近，获得了特定关闭信号的独特衰减特性。通过比较这些附近的信号和计算值，提出了金属和介电中被动散射原理的建议。在这项研究中，首次实现了热鼓励波的被动规范测量，并阐明了热鼓励波的检测特性的波长依赖性。预计该技术将来会发展为被动物理显微镜和绝对温度测量技术。

项目成果

Nano-scale THz Spectroscopic System for Thermal Evanescent Waves

用于热倏逝波的纳米级太赫兹光谱系统

• 发表时间: 2020
• 作者: Ryoko Sakuma;Kuan-Ting Lin;Sunmi Kim;Fuminobu Kimura;and Yusuke Kajihara
• 通讯作者: and Yusuke Kajihara

熱励起エバネッセント波のパッシブTHz 近接場分光計測

热激发倏逝波的被动太赫兹近场光谱测量

• 发表时间: 2021
• 作者: Tanomura Ryota;Tang Rui;Takuo Tanemura;Nakano Yoshiaki;佐久間涼子，林冠廷，金鮮美，木村文信，梶原優介
• 通讯作者: 佐久間涼子，林冠廷，金鮮美，木村文信，梶原優介

Near-field spectroscopy of the thermally excited evanescent waves

热激发倏逝波的近场光谱

• 发表时间: 2021
• 作者: Ryoko Sakuma;Kuan-Ting Lin;Fuminobu Kimura;and Yusuke Kajihara
• 通讯作者: and Yusuke Kajihara

熱励起エバネッセント波の近接場分光イメージング

热激发倏逝波的近场光谱成像

• 发表时间: 2021
• 作者: Shen Jiabin;Jia Shujing;Shi Nannan;Ge Qingqin;Gotoh Tamihiro;Lv Shilong;Liu Qi;Dronskowski Richard;Elliott Stephen R.;Song Zhitang;Zhu Min;佐久間涼子，林冠廷，金鮮美，木村文信 ，梶原優介
• 通讯作者: 佐久間涼子，林冠廷，金鮮美，木村文信 ，梶原優介

熱励起エバネッセント波の分光分析に向けた分光性能評価

热激发倏逝波光谱分析的光谱性能评估

• 发表时间: 2020
• 作者: Tanomura Ryota;Soma Gp;Tang Rui;Ishimura Shota;Tanemura Takuo;Nakano Yoshiaki;佐久間涼子，林冠廷，金鮮美，木村文信，梶原優介
• 通讯作者: 佐久間涼子，林冠廷，金鮮美，木村文信，梶原優介