Nanoscale detection of atomic layer spin-valley polarized excitons and revealing its local dynamics

原子层自旋谷极化激子的纳米级探测并揭示其局域动力学

基本信息

批准号：
22K14597
负责人：
茂木裕幸
金额：
$ 3万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、光励起走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて、2次元シート状半導体である遷移金属ダイカルコゲナイドにアクセスることで、円偏光電流からスピン-バレー偏極励起子状態をナノスケール検出するものである。本年度は、主に測定系の構築を行った。研究計画調書に課題として記載したように、長時間測定時の光照射位置ドリフトを補正する技術が必要だった。これに対し光照射点を安定化するフィードバック機構を、パターンマッチング技術を用いて開発することに成功した。また、偏光方向を変調し制御する上で顕微鏡内部に配置した光学素子の偏光応答が、変調時にアーティファクト信号を生成することが分かった。そのため、光学顕微鏡内部を一部改造し、試料近くに波長板を配置し、アーティファクトの発生を抑えることに成功した。また、本研究では試料面に対して鉛直方向だけでなく斜め方向からの光入射も行い、信号の比較をする。鉛直入射時には上記したフィードバック機構により照射位置を精密に制御可能であるが、斜入射時にはこの機構の実装が難しい。そこで、真空内の探針・試料の搭載されているバネ吊り除震台の同一板上にレンズを配置するよう装置部品の作製を行い、探針・試料接合とレンズの位置関係がずれない改善を行った。以上により、改善した測定系を用いて円偏光電流計測からスピン-バレー偏極励起子状態をナノスケール検出できるものと考えている。

在这项研究中，我们使用光激发扫描隧道显微镜（STM）来获取过渡金属二硫化物（一种二维片状半导体），以在纳米尺度上检测圆偏振电流的自旋谷偏振激子态。今年我们主要建设了测量系统。正如研究计划文件中所述，需要一种技术来纠正长期测量过程中光照射位置的漂移。为此，我们成功开发了一种利用图案匹配技术稳定光照射点的反馈机制。研究还发现，放置在显微镜内部用于调制和控制偏振方向的光学元件的偏振响应在调制过程中会产生伪影信号。因此，他们通过部分修改光学显微镜的内部并在样品附近放置波片，成功地抑制了伪影的出现。此外，在本研究中，光不仅垂直入射，而且倾斜入射到样品表面，并对信号进行比较。当光束垂直入射时，可以通过上述反馈机制精确控制照射位置，但当光束倾斜入射时，该机制很难实现。因此，我们创建了设备零件，将透镜放置在弹簧悬挂隔振台的同一板上，探针和样品在真空中安装在同一板上，并改进了探针和样品接合处与透镜之间的位置关系。它。基于上述，我们相信使用改进的测量系统可以通过圆偏振电流测量在纳米尺度上检测自旋谷偏振激子态。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Analysis of Trap-related Conduction Dynamics in Atomically Thin Materials by an Optically Excited Multiprobe Setup

通过光激发多探针装置分析原子薄材料中与陷阱相关的传导动力学

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiroyuki Mogi;Zi-han Wang;Ibuki Kuroda;Yuhei Takaguchi;Yasumitsu Miyata;Atsushi Taninaka;Yusuke Arashida;Shoji Yoshida;Osamu Takeuchi and Hidemi Shigekawa
通讯作者：
Osamu Takeuchi and Hidemi Shigekawa

STM探針光電子放出を利用した局所ポテンシャルダイナミクス評価

使用 STM 尖端光电子发射进行局部势动力学评估

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
茂木裕幸，若林凜;嵐田雄介;吉田昭二;武内修;重川秀実
通讯作者：
重川秀実

第二次高調波発生による二次元半導体材料の高精度結晶方位評価

利用二次谐波产生对二维半导体材料进行高精度晶体取向评估

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tian Yuan;Ukhtary M. Shoufie;Saito Riichiro;〇Hiromi Yamashita;清水歩，茂木裕幸，嵐田雄介，吉田昭二，武内修，重川秀実
通讯作者：
清水歩，茂木裕幸，嵐田雄介，吉田昭二，武内修，重川秀実

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