发现巨大的拉曼散射在原子点接触

量子光学光谱显示巨大的拉曼散射在原子之间的点接触形成电浆银尖和单晶硅表面。巨大的拉曼散射使观察选择性的单晶硅表面声子和解决量子结构。原子点接触喇曼散射为超灵敏量子振动光谱学的研究铺平了道路表面结构。

奈米制造的电子设备已经达到了单个纳米尺度(10⁹米)。纳米科学和纳米技术的快速进步现在需要量子光学光谱为了描述原子的结构会影响电子设备的属性和功能。

Takashi Kumagai为首的国际研究小组在分子科学研究所发现了一个巨大的拉曼散射增强介导的形成原子之间的点接触电浆银尖和Si(111) 7×7重建表面。达到通过最先进的低温tip-enhanced拉曼光谱,允许团队进行量子振动光谱。

拉曼散射的发现增强机制将打开的可能性量子超灵敏振动光谱学研究半导体的表面结构。此外,量子光学显微镜的发展将为探索量子件轻松事相互作用,导致光科学和技术的新学科。

超级集成电子设备已经进入了一个单一的纳米尺度,要求分析方法可以详细研究原子尺度结构和缺陷。扫描近场光学显微镜的进步使得纳米成像和纳米化学分析。最近,这说明了这种技术的空间分辨率达到原子尺度。特别是,tip-enhanced拉曼光谱作为超灵敏化学显微镜吸引了越来越多的关注。然而,为了获得拉曼信号从半导体表面,有必要进一步提高灵敏度。

研究小组应用最先进的低温tip-enhanced拉曼光谱、发达与弗里茨·哈伯(德国研究所合作,获得硅表面的振动光谱。Tip-enhanced拉曼光谱雇佣了一个强大的件轻松事物质之间的相互作用和纳米光(局部表面等离子体共振)自动生成在一个锋利的金属尖端。研究小组发现,原子点接触形成银尖和重建Si(111) 7×7表面导致巨大的拉曼散射增强。图1说明了实验。一把锋利的银尖捏造的聚焦离子束(图1 b)是朝着硅表面(图1 b,底部),同时监测结的拉曼光谱。图1 c显示获得的拉曼光谱的瀑布图,水平轴拉曼的转变,和颜色的拉曼强度。当隧道机制的建议是,只有大部分硅的光学声子模式观察到520厘米¹。然而,当原子点小费和表面之间的接触,强烈的表面拉曼散射声子模式突然出现。这些模式提示时消失离开表面,原子点接触坏了。

图1 (一)实验例证。(b)的扫描电子显微图Ag)技巧(上)和扫描隧道显微镜图像的Si(111) 7×7表面。(c)原子点接触拉曼光谱。

研究小组进一步证明这个原子点接触拉曼光谱(APCRS)可以解决硅表面的原子尺度结构。如图2所示,拉曼光谱是不同的,当它被记录在一个原子的表面。此外,特征振动模式可以在本地观察选择性氧化站点(图3),表明atomic-point-contact拉曼光谱的量子化学敏感性。


图2 原子点接触获得的拉曼光谱在原子步骤和一个平面的Si(111) 7×7表面。

图3原子点接触获得的拉曼光谱在部分氧化区域Si(111) 7×7表面在STM图像(箭头)。

人们以前认为电浆nanogap有必要获得tip-enhanced拉曼光谱的超高灵敏度,通常需要一个金属衬底。这对可测样品严重限制。发现巨大的拉曼增强的原子点接触形成将扩大量子振动光谱的潜力,这是适用于non-plasmonic样品和特殊化学敏感性将获得许多其他材料。此外,我们的研究结果还表明,量子结构金属半导体接触混合纳米系统中发挥不可或缺的作用影响其光电性质。

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