微弱電流検出可能な近接場光学顕微鏡の開発と光機能性材料の観察

开发可检测弱电流及光学功能材料观察的近场光学显微镜

• 批准号: 13750055
• 负责人: 岩田 太
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750055/
• 关键词: SNOM; 近接場光; ナノスケール計測; エレクトロクロミック; 光機能材料; AFM; 微弱電流検出; フォトキャリア; EC

近接場光学顕微鏡(Scanning Near-field Optical Microscopy : SNOM)は近接場光を利用することで光の回折限界を超える高分解能を有する新しい光学顕微鏡である。SNOMは今日,有機分子,半導体、生物と様々な分野で活用されている。また、次世代の光エレクトロニクスデバイスの開発において光子と電子が相互作用する光機能材料の評価は重要である。得にナノメートルスケールの局所領域での光と電子の相互作用を解明することは大変重要な課題である。本研究では光機能性を有する半導体や導電性高分子の光励起電流や電界発光特性を局所的に観察できる新しい近接場光学顕微鏡システム(SNOM)を開発し、光機能材料や光機能エレクトロニクスデバイスにおけるナノスケール計測を行うことを目的とした。具体的には微弱電流が測定可能な新たな近接場光学顕微鏡(SNOM)を開発し、そのパフォーマンスを確認する実験を行った。SNOM探針の製作においてITO薄膜等の導電性透明電極を作製する光ファイバ探針先端や、金属プロープによる電場増強効果を利用したアパーチャレスタイプの近接場光学顕微鏡を応用した。これらのシステムを用いることで光導電性を有する材料ではファイバ探針から照射される近接場光により局所的に励起される光電流をその導電性ファイバ探針で直接測定でき、フォトキャリア分布像を取得できた。また、これらのシステムを用いて電圧印加により着消色する薄膜試料(エレクトロクロミック材料)のナノスケール局所発光及び着消色現象を観察し、新たなメカニズムや新しい光エレクトロニクスデバイス開発における知見を得た。

扫描近场光学显微镜（SNOM）是一种利用近场光实现超过光衍射极限的高分辨率的新型光学显微镜。如今，SNOM 已应用于有机分子、半导体和生物学等各个领域。此外，在下一代光电器件的开发中，评估光子和电子相互作用的光学功能材料非常重要。阐明局部纳米尺度区域中光与电子之间的相互作用尤为重要。在这项研究中，我们开发了一种新型近场光学显微镜系统（SNOM），可以局部观察光学功能半导体和导电聚合物的光激发电流和电致发光特性，目的是进行尺度测量。具体来说，我们开发了一种可以测量微弱电流的新型近场光学显微镜（SNOM），并进行了实验来验证其性能。在SNOM探针的制作中，我们应用光纤探针尖端来制作ITO薄膜等导电透明电极，以及利用金属探针的电场增强效应的无孔径近场光学显微镜。通过使用这些系统，对于具有光电导性的材料，可以直接测量由导电纤维尖端从纤维尖端照射的近场光局部激发的光电流，并获得光载流子分布图像。 。此外，利用这些系统，我们观察了薄膜样品（电致变色材料）在施加电压时变色和脱色的纳米级局域发光和着色/脱色现象，并获得了开发新型光电器件的新机制和知识。 。

项目成果

F. Iwata: "Photoconductive imaging in a photon scanning tunnelingmicroscope capable of point-contact current sensing using a conductive fiber"J. Microscopy. 202. 188-192 (2001)

F. Iwata：“能够使用导电纤维进行点接触电流传感的光子扫描隧道显微镜中的光电导成像”J。

F.Iwata, K.Mikage, H.Sakaguchi, N.Kitao, A.Sasaki: "Nanometer-scale electrochromic modification of NiO films using a novel technique of scanning near-field optical microscopy"Solid State Ionics. (発表予定). (2003)

F.Iwata、K.Mikage、H.Sakaguchi、N.Kitao、A.Sasaki：“使用扫描近场光学显微镜新技术对 NiO 薄膜进行纳米级电致变色改性”固态离子学（待提交）。 （2003）

Y.Kawata, S.Urahara, M.Murakami, F.Iwata: "The use of capillary force for fabricating probe tips for scattering type near-field scanning optical microscopy"Appl.Phys.Lett.. 82. 1598-1600 (2003)

Y.Kawata、S.Urahara、M.Murakami、F.Iwata：“使用毛细力来制造散射型近场扫描光学显微镜的探针尖端”Appl.Phys.Lett.. 82. 1598-1600 (2003

F.Iwata, K.Mikage, H.Sakaguchi, N.Kitao, A.Sasaki: "Current-sensing scanning near-field optical Microscopy using a metal probe for nanometer-scale observation of electrochromic film"J.Microscopy. (発表予定). (2003)

F.Iwata、K.Mikage、H.Sakaguchi、N.Kitao、A.Sasaki：“使用金属探针进行电致变色薄膜纳米级观察的电流传感扫描近场光学显微镜”（J.Microscopy）。 2003）

F.Iwata, K.Mikage, H.Sakaguchi, N.Kitao, A.Sasaki: "Nanometer-scale electrochromic properties observed by scanning near-field optical microscopy capable of local current sensing"Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.. 27. 361-364 (2002)

F.Iwata、K.Mikage、H.Sakaguchi、N.Kitao、A.Sasaki：“通过能够局部电流感应的扫描近场光学显微镜观察纳米级电致变色特性”Trans.Mat.Res.Soc.Jpn。