Содержание к диссертации
Введение 4
Общие принципы 4
Схемы экспериментов 6
Теория 7
Анализ рассеяния света объектом и собирания иглой 7
Решение обратных задач при восстановлении источника 9
Технические аспекты сканирующих систем 10
Особенности взаимодействия иглы с образцом 10
Системы сканирования и обратная связь 10
Измерительные приложения микроскопии ближнего поля 11
"Квазиклассические" изображения 11
Регистрация "полей утечек" 13
Спектроскопия люминесценции молекул 15
Комбинационное рассеяние 16
Использование SNOM для записи/считывания информации с высокой пространственной
плотностью 16
Выводы 17
Глава 1. Конструкции апертурных SNOM - приборов с заданием рабочей области отверстием
на игле 19
Сканирующие иглы 19
Изготовление зондирующих игл в описываемой работе 24
Сканирующие системы SNOM 25
Низкотемпературная система SNOM с «теплым» сканером 46
Температура кантилевера низкотемпературного SNOM 61
Сканирующий конфокальный микроскоп на основе вакуумированной низкотемпературной
системы SNOM 67
Температура облучаемой области образца в волоконном SNOM 69
Глава 2. Экспериментальные применения SNOM, использующего заостренные
оптоволоконные иглы 72
Полупроводниковые структуры 72
Прямое наблюдение явлений переноса в квантовом слое 78
Спектроскопия выделенной иглой SNOM квантовой точки при низкой температуре 84
Распределение светового поля в микрорезонаторе, наблюдаемое на сколе структуры 88
Альтернативные методы выделения одиночной квантовой точки для спектроскопии 89
Выводы по главе 95
Глава 3. Безапертурный интерференционный микроскоп рассеяния ближним оптическим
полем иглы (s-SNOM, SNIM) 97
Физические принципы работы микроскопа рассеяния иглой 97
Особенности оптических схем интерферометрического выделения сигнала
ближнепольного рассеяния иглой 100
Конструкция сканирующей головки SNOM ближнепольного рассеяния иглой 103
Характеристики изготовленной сканирующей головки sSNOM 107
Выводы по главе 111
Глава 4. Изображение пространственного распределения диэлектрической проницаемости
поверхности с помощью s-SNOM 112
Рассеяние света в видимом диапазоне иглой над димерами плазмон-активных
металлических нанодисков на диэлектрической подложке 112
Изображение в режиме sSNOM скола кремниевых транзисторных структур в среднем ИК-
диапазоне рабочих длин волн 120
Выводы по главе. Возможность контрастного изображения прибором sSNOM материалов
с различными диэлектрическими свойствами 124
Глава 5. Визуализация надповерхностного электромагнитного поля с помощью s-SNOM.. 126 Общие физические принципы распространения, возбуждения и регистрации
поверхностных фонон-поляритонных волн в полярных кристаллах 126
Возбуждение и наблюдение бегущей фонон-поляритонной волны на поверхности SiC в
области частот решеточного резонанса кристалла 129
Закон дисперсии (зависимость наблюдаемой длины волны от частоты) наблюдаемых
поверхностных фонон-поляритонных волн 134
Распределение амплитуды электромагнитного поля над поверхностью SiC в присутствии
экранирующей возбуждающее излучение металлической маски 142
Выводы по главе 154
Глава 6. Системы управления сканированием, поддержанием режима контакта игла-образец
и сбором сигнала 156
Предусилитель сигнала пьезоэлемента задания вибрации иглы с электронной коррекцией
добротности и емкости пьезоэлемента 162
Электронный блок управления СКАН-10 микроскопом сканирующего зонда 171
Программирование управляющих экспериментом систем 183
Основные результаты и выводы 187
Выводы 188
Список публикаций по теме диссертации 190
Благодарности 194
Цитируемая литература 195
Введение к работе
Среди экспериментальных методик исследования поверхности, развившихся из сканирующей туннельной микроскопии (STM), видное место занимает сканирующая микроскопия ближнего оптического поля (Scanning Near-field Optical Microscopy - SNOM). Идея метода состоит в том, чтобы ограничить область взаимодействия поверхности образца со светом малой областью в ближней зоне электромагнитного поля квазиточечного источника (детектора). Размер области взаимодействия может быть, как выясняется, достаточно малым, и в частности, позволяет преодолеть дифракционный предел разрешающей способности традиционных оптических (в том числе конфокальных) микроскопов, составляющий доли длины световой волны. Пространственное изображение оптических свойств поверхности обеспечивается в данных приборах за счет прецизионного сканирования пьезоманипулятором, точно так же, как это делается в STM.
В настоящее время опубликовано вероятно уже несколько тысяч работ с применением сканирующего микроскопа ближнего оптического поля. Весьма полный обзор [1] опубликованный в 1994 г., может дать общее представление о данной области.
