用于超灵敏太赫兹纳米成像的探针
光学
2021-05-26 v2 应用物理
摘要
太赫兹（THz）频段的散射型扫描近场光学显微镜有望成为研究诸多基础与应用现象的高价值工具，包括二维材料或奇异导体中的载流子激发或相变。然而，其应用受限于信噪比而面临严峻挑战。一个主要原因是，使 s-SNOM 成为高度实用且快速兴起之工具的标准原子力显微镜（AFM）探针，在太赫兹频段的散射效率较弱。在此，我们报道一项结合实验与理论的研究，考察了具有不同针尖直径和长度的商用与定制 AFM 探针，以理解太赫兹 s-SNOM 中的信号形成机制，并为探针优化提供见解。与普遍看法相反，我们发现具有大（微米级）针尖直径的 AFM 探针可将 s-SNOM 信号增强一个数量级以上，同时在 119 微米波长下仍能提供约 100 nm 的空间分辨率。另一方面，利用 s-SNOM 信号随探针长度增加的特性，我们采用针尖半径为 6 nm 的钨探针，成功实现了分辨率优于 15 nm 的太赫兹成像。我们通过对近场散射过程的严格数值建模解释了这些发现，并为 s-SNOM 提供了新见解。我们的发现对于将太赫兹纳米成像在灵敏度和空间分辨率方面推向极限具有至关重要的意义。
引用
@article{arxiv.2005.05722,
title = {Probes for Ultrasensitive THz Nanoscopy},
author = {Curdin Maissen and Shu Chen and Elizaveta Nikulina and Alexander Govyadinov and Rainer Hillenbrand},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.05722},
year = {2021}
}