(a) Schematisk av fasstyrd THz-STM. (b) Ultrasnabb strömburst inducerad av fasstyrda och fördröjningsstyrda dubbla THz-närfält. Ett sinusformat THz nära fält producerar ultrasnabb dubbelriktad strömskurning mellan ett prov och en nanotip. Genom att exakt ställa in bärhöljesfasen (CEP) för THz närfält, riktningen och tidpunkten för den aktuella skuren kan önskvärt manipuleras på femotosekundens tidsskala. Upphovsman:Yokohama National University
Forskare från Japan har tagit ett steg mot snabbare och mer avancerad elektronik genom att utveckla ett bättre sätt att mäta och manipulera ledande material genom att skanna tunnelmikroskopi. Teamet publicerade sina resultat i juli Nano bokstäver , en tidning från American Chemical Society. Forskare från University of Tokyo, Yokohama National University, och Central Research Laboratory of Hamamatsu Photonics bidrog till detta dokument.
Skanning av tunnelmikroskopi (STM) innebär att en ledande spets placeras nära ytan på det ledande materialet som ska avbildas. En spänning appliceras genom spetsen till ytan, skapa en "tunnelkorsning" mellan de två genom vilka elektroner färdas.
Spetsens form och position, spänningsstyrkan, och konduktiviteten och densiteten på materialets yta kommer alla samman för att ge forskaren en bättre förståelse av atomstrukturen hos det material som avbildas. Med den informationen, forskaren borde kunna ändra variablerna för att manipulera själva materialet.
Exakt manipulation, dock, har varit ett problem - tills nu.
Forskarna utformade en anpassad terahertz -pulscykel som snabbt oscillerar mellan nära och fjärra fält inom den önskade elektriska strömmen.
Prof. Jun Takeda (vänster) och Katsumasa Yoshioka (höger) Upphovsman:Yokohama National University
"Karakterisering och aktiv kontroll av nära fält i en tunnelkorsning är avgörande för att utveckla en genomarbetad manipulation av ljusfältdrivna processer i nanoskala, "sa Jun Takeda, en professor vid fysiska institutionen vid Graduate School of Engineering vid Yokohama National University. "Vi visade att önskvärd fasstyrd nära fält kan produceras i en tunnelkorsning via terahertz-skanningstunnelmikroskopi med en fasskiftare."
Enligt Takeda, tidigare studier på detta område antog att de nära och fjärra fälten var desamma - rumsligt och tidsmässigt. Hans team undersökte fälten noga och identifierade inte bara att det var skillnad mellan de två, men insåg att pulsen för snabblaser kan leda till den nödvändiga fasförskjutningen av terahertz -pulsen för att växla strömmen till närfältet.
"Vårt arbete har ett enormt löfte för att utveckla starkfältets fysik i nanoskala solid state-system, såsom fasförändringsmaterial som används för optiska lagringsmedier på DVD-skivor och Blu-ray, liksom nästa generations ultrasnabba elektronik och mikroskop, "Sa Takeda.
