蓝色的光学显微镜技术打开大门门在纳米尺度的研究

新的显微镜技术,使用蓝光测量电子在半导体和其他纳米材料,布朗大学的一个研究小组是打开一个新领域的可能性研究这些关键组件,它可以帮助电力设备如手机和笔记本电脑。

研究结果首次在纳米成像和提供解决方案的一个长期问题,极大地限制了研究关键现象在各种各样的材料,一天可能导致更多的节能半导体和电子产品。的工作发表鉴于:科学与应用程序。

”有很多感兴趣的这些天在研究使用光学材料与纳米级分辨率,”丹尼尔·米特说,布朗的工程学院教授,论文的作者描述了工作。“随着波长变短,这就变成了很多难以实现。结果,没人做过蓝光直到现在。”

通常,当研究人员用光学像激光研究纳米材料,他们使用光发出长波长红光或红外线等。研究人员观察的方法在研究中被称为scattering-type扫描近场显微镜(s-SNOM)。它涉及散射光线从一个更加尖端直径只有几十纳米。小费徘徊在略高于样品材料成像。当样本与可见光照明,光散射和散射光的一部分留下信息样品的纳米级的地区直接下小费。研究人员分析,散射辐射这种体积小的材料中提取信息。

这项技术已经在许多技术进步的基础,但它撞了墙时使用更短的波长的光,像蓝色的光。这意味着使用蓝色的光,这是更适合学习某些材料的红灯是无效的,获得新的见解从已经被充分研究过的半导体自1990年代以来一直遥不可及的技术发明。

在新的研究中,研究人员从布朗现在他们是如何在这个障碍执行什么被认为是有史以来第一次演示实验s-SNOM使用蓝光,而不是红色。

的实验中,研究人员使用的蓝光硅样本测量数据无法获得使用红光。测量提供了一种有价值的概念的使用更短的波长,研究材料在纳米尺度上。

“我们能够比较这些新的测量从硅,人们可能希望看到什么比赛很好,”米特说。“这证实了我们的测量工作和了解如何解释结果。现在我们可以开始研究这些材料,我们不能。”

进行实验,研究人员必须获得创意。从本质上讲,他们决定让事情更容易使自己更加复杂。与典型的技术,例如,蓝光很难使用,因为它的波长很短,这意味着它是更具挑战性的集中在正确的地点附近的金属尖端。如果没有对齐,测量不能工作。红灯,这个聚焦条件更放松,使其更容易调整光学为了有效地提取散射光。

记住这些挑战,不仅研究人员使用的蓝光照射样品光散射,而且产生的太赫兹辐射的样本。辐射有重要信息样本的电气性能。而解决方案添加一个额外的步骤,增加科学家们分析的数据量,它消除了需要在他们如何精确对齐翻倒的示例。这里的关键是,由于太赫兹辐射的波长要长得多,它是更容易对齐。

“这仍然非常接近,但它没有接近,”米特说。“当你击中它的光,你还是可以得到的信息太赫兹。”

研究人员们兴奋地看到接下来的新信息和发现导致的方法,这样更好的洞察半导体用于生产蓝色LED技术。米特目前正在制定计划,使用蓝色来分析材料研究人员还没能。

参考:马Pizzuto A, P,米DM。近场太赫兹非线性光学与蓝光。光Sci达成。2023;12 (1):96。doi:10.1038 / s41377 - 023 - 01137 - y

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