近场光学显微镜SNOM
近場光學的發展
所以如何製作更好的近場光學探針,來提 高解析度以及有效地控制近場光學探針的 高度,以避免微細玻璃探針與樣品的受損 是當時努力的目標。
原理與架構
工作模式
探針與量測物之表面必需具有一小於10nm的距離, 而後再進行掃描的量測,因此如何有效且快速的 控制探針的高度則是很重要的環節在許多文獻中 可知,SNOM的量測方式常見的方式,有下列幾種:
近場光學的發展
一九七二年亞許(E.A. Ash)與尼可斯(G. Nichols)才以波長是三公分的微波,證實 的確可在近場範圍中達到 1/60 波長的空 間解析度。
近場光學的發展
一九八二年到一九八八年之間,費雪 (Fisher)等人在德國哥廷根的馬克士普 郎克研究中心、普爾等人在瑞士 IBM 研究 中心以及路易斯(Lewis)等人在美國康乃 爾大學,分別以 STM 的探針控制技術進行 近場光學顯微儀的製作。
近場光學顯微鏡(SNOM)
組員:何采宇 M9710213 周鈺翔 M9710251 蔡智凱 M9710214 陳利鴻 M9610235
目錄
發展 原理與架構 工作模式 應用與未來發展
近場光學的發展
英國的辛格(Edward Hutchinson Synge) 及美國的歐基夫(John Aloysius O‘Keefe, 1916-2000)分別在一九二八年及一九五六 年提出在近場光學中(即遠小於一個量測 波長的距離)進行光學量測,可避免因大 於一個波長的距離之後,光波動性質的呈 現與干擾,便可獲得超越繞射極限的空間 解析度。
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極微小的電子元件
未來發展
近場光學顯微術的發展,得到了許多前所未能測 得的光學訊號及應用物理上的新發展,如單一染 料分子的螢光近場顯微光學影像,單一分子及單 一蛋白質的近場光化學及其超快光學動態量測, 近場區域性(100 奈米)拉曼光譜在鑽石表面上 的量測,以及近場超解析結構對超高密度儲存記 錄的發展等等。預期此一新技術會被大量且迅速 地應用在生物、醫學、半導體及高分子材料等的 研究上。
1.穿透式
2.反射式
3.剪應力
穿透式:
反射式:
剪應力:
石英音叉夾持探 針實體圖
利用壓電使石英音 叉產生振幅
振幅與探針位置圖
近場光學的應用
近場光學顯微術(near-field scanning optical microscopy, NSOM)的光學空間解析度, 主要取決於光纖探針末端光學孔穴的大小,因而 只要控制好探針上光學孔穴的大小,就可以獲得 解析度是奈米級的三維空間影像,很接近電子顯 微鏡的解析度。 DVD 光碟機的設備
近場光學的發展
其中較佳的結果是以微細玻璃管做成的探 針,外鍍一層鋁膜以形成奈米尺度的光孔 穴,再在樣品表面上約數個奈米的固定高 度以壓電陶瓷來精確控制及掃動這近場光 學探針,可說是近場光學顯微儀的初步雛 形。在這期間,空間解析度由 100 奈米到 20 奈米的結果都有,但在穩定性及重覆性 上都不佳。