理解达到 5 nm 空间分辨率的 IR 纳米显微术中材料边界的图像对比度
光学
2021-05-26 v2 应用物理
摘要
散射型扫描近场光学显微镜(s-SNOM)可实现纳米尺度分辨的红外(IR)与太赫兹(THz)成像,因此在从材料到生物科学的广泛领域具有诸多应用。然而,对材料边界处图像对比度形成乃至空间分辨率的定量准确理解却出人意料地鲜有探索。在此,我们引入商用硬盘驱动器(HDD)的读写头作为基础研究的极佳测试样品,因其具有垂直于超光滑表面、定义明确的尖锐材料边界。我们获得了关于 s-SNOM 图像形成过程的前所未有且出乎意料的见解,且无地形诱导伪影——此类伪影常掩盖并人为修改纯近场光学对比度。在金属-介电边界处,我们观察到 IR 与 THz 照明下均呈现非点对称线轮廓,并被数值模拟完全证实。我们通过针尖顶点处近场的依赖于样品的限域与屏蔽来解释我们的发现,这对准确理解与正确解释纳米复合材料的的高分辨率 s-SNOM 图像至关重要。我们还证明,使用超尖锐钨针尖可将尖锐材料边界的表观宽度(即分辨率)降低至约 5 nm。
引用
@article{arxiv.1908.05068,
title = {Understanding the image contrast of material boundaries in IR nanoscopy reaching 5 nm spatial resolution},
author = {Stefan Mastel and Alexander A. Govyadinov and Curdin Maissen and Andrey Chuvilin and Andreas Berger and Rainer Hillenbrand},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.05068},
year = {2021}
}