藍(lán)光技術(shù)將推動納米技術(shù)的發(fā)展

普羅維登斯，R.I.，2023年4月21日--布朗大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種散射型掃描近場顯微鏡（s-SNOM）的方法，使用藍(lán)光能夠測量半導(dǎo)體以及其他納米級材料中的電子。研究人員說，這一發(fā)現(xiàn)是納米級成像領(lǐng)域的首創(chuàng)，為一個長期存在的問題提供了解決方法，該問題限制了對各種材料中關(guān)鍵現(xiàn)象的研究，而這些材料有朝一日可能會產(chǎn)生更節(jié)能的半導(dǎo)體和電子產(chǎn)品。

研究人員說，將太赫茲光學(xué)技術(shù)與s-SNOM結(jié)合起來，最近已成為在納米尺度上探測納米級材料特性的一個有價值的新范例。為此，研究人員之前已經(jīng)展示并有效地使用了太赫茲納米鏡、納米級太赫茲發(fā)射光譜等技術(shù)。

然而，據(jù)研究人員稱，與自1990年代中期開發(fā)以來幾乎所有的s-SNOM例子一樣，耦合到近場尖端的光源的波長被認(rèn)為是長的，通常是2.5eV或更少的能量。s-SNOM涉及從一個只有幾十納米寬的尖銳尖端散射光。尖端懸停在要成像的樣品材料上方。當(dāng)樣品被照亮?xí)r，光會發(fā)生散射，一部分散射光留下了關(guān)于樣品在針尖正下方的納米大小區(qū)域的信息。該散射輻射被分析，從而可以提取有關(guān)小體積材料的信息。

研究人員說，對于硅和氮化鎵等寬帶隙材料來說，將較短波長（如藍(lán)光波）耦合到納米尖端的挑戰(zhàn)已經(jīng)抑制了對納米級現(xiàn)象的研究。

布朗大學(xué)的一個研究小組為一個納米級的分辨率挑戰(zhàn)創(chuàng)造了一個解決方案，這個挑戰(zhàn)幾十年來一直限制著對可能導(dǎo)致更節(jié)能的半導(dǎo)體和電子產(chǎn)品的材料研究。由布朗大學(xué)提供。

在目前的實驗中，研究人員使用藍(lán)光從一個硅樣品中獲得了使用紅光無法獲得的測量結(jié)果。測量結(jié)果提供了一個關(guān)于使用較短波長研究納米級材料的概念證明。"布朗大學(xué)工程學(xué)院教授、描述這項工作的論文作者Daniel Mittleman說："我們能夠?qū)⑦@些新的測量結(jié)果與人們可能期望從硅中看到的結(jié)果進(jìn)行比較，匹配度非常高。

研究人員使用藍(lán)光不僅照亮了樣品，使光線散射，而且還從樣品中產(chǎn)生了一陣太赫茲輻射。輻射帶有關(guān)于樣品電性能的重要信息，盡管該解決方案增加了一個額外的步驟，并增加了科學(xué)家必須分析的數(shù)據(jù)量，但它消除了他們在如何將尖端對準(zhǔn)樣品方面的精確性。

根據(jù)研究人員的說法，由于太赫茲輻射的波長更長，它更容易對齊。"Mittleman說："它仍然必須非常接近，但它不需要那么近。"當(dāng)你用光照射它時，你仍然能夠得到太赫茲的信息。"

研究人員計劃利用該技術(shù)更好地了解用于生產(chǎn)藍(lán)色LED技術(shù)的半導(dǎo)體。

這項工作得到了國家科學(xué)基金會電氣通信和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)部、堪薩斯城國家安全校區(qū)和能源部的支持。

該研究發(fā)表在《光： 科學(xué)與應(yīng)用》（）。