蓝光s-SNOM助力纳米科技研究

布朗大学的研究人员开发了一种散射型扫描近场显微镜 (s-SNOM) 方法，该方法使用蓝光来测量半导体以及其他纳米级材料中的电子(www.doi.org/10.1038/s41377-023-01137-y）。研究人员表示，这些发现是纳米级成像领域的首创，为解决一个长期存在的问题提供了解决方法，该问题限制了对各种材料中关键现象的研究，这些材料有朝一日可能会导致更节能的半导体和电子产品。

研究人员表示，将太赫兹光学技术与 s-SNOM 耦合最近已成为在纳米尺度上探测纳米级材料特性的有价值的新范例。为此，研究人员之前已经展示并有效地使用了太赫兹纳米显微镜、纳米级太赫兹发射光谱等技术。

然而，与自 20 世纪 90 年代中期发展以来的几乎所有 s-SNOM 示例一样，耦合到近场尖端的光源波长很长，通常能量为 2.5 eV 或更低。s-SNOM 中，只有几十纳米宽的尖锐尖端散射光，尖端悬停在要成像的样品材料上方。当样品被照亮时，光会发生散射，一部分散射光会留下有关针尖正下方样品纳米级区域的信息。对散射辐射进行分析，以便提取有关少量材料的信息。

布朗大学的研究实现了以纳米级分辨率研究半导体和电子产品的挑战。

研究人员表示，对于硅和氮化镓等宽带隙材料，将蓝色光波等较短波长耦合到纳米尖端的挑战阻碍了对纳米级现象的研究。在当前的实验中，研究人员使用蓝光从硅样品中获取无法使用红光获取的测量值。这些测量提供了关于使用较短波长研究纳米级材料的概念验证。布朗大学对研究人员表示他们将这些新测量结果与期望结果进行比较，结果匹配非常好。

研究人员使用蓝光不仅可以照亮样本，使光发生散射，还可以从样本中产生太赫兹辐射。辐射携带了关于样品电气特性的重要信息，尽管该解决方案增加了一个额外的步骤并增加了必须分析的数据量，但它消除了必须精确地将尖端对准样品的限制。

据研究人员称，由于太赫兹辐射的波长更长，因此更容易对齐，只要有光照明，就能够获得太赫兹的信息。

研究人员计划使用该技术更好地了解用于生产蓝色 LED 的半导体技术。这项工作得到了国家科学基金会和能源部的支持。

通过布朗大学研究人员的努力，蓝光技术在纳米科技领域的应用迈出了关键一步，未来可能会导致更节能的半导体和电子产品。这一突破性发现无疑将为纳米科技领域带来更多的研究和应用机会。