Выпуски

 / 

2017

 / 

Март

  

Обзоры актуальных проблем


Безапертурная микроскопия ближнего оптического поля

 а,  б,  б,  б,  в
а Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова, ул. Б. Черёмушкинская 25, Москва, 117218, Российская Федерация
б Группа компаний NT-MDT Spectrum Instruments: «НТ-МДТ», проезд №4922, д. 4, стр. 3, Зеленоград, 124460, Российская Федерация
в Московский технологический университет, просп. Вернадского 78, Москва, 119454, Российская Федерация

Рассмотрены принципы работы безапертурного сканирующего микроскопа ближнего оптического поля (ASNOM), в котором зонд-игла играет роль стержневой антенны-вибратора, а регистрируемый сигнал — его электромагнитного излучения. Фаза и амплитуда излучаемой волны изменяются в зависимости от условий "заземления" конца антенны в исследуемой точке образца. Для детектирования слабого излучения крошечной иглы (её длина 2—15 мкм) используется оптическое гомо(гетеро)динирование и нелинейность зависимости оптической дипольной поляризуемости иглы от расстояния остриё—поверхность. Пространственное разрешение прибора определяется размером острия иглы (1—20 нм) независимо от рабочей длины волны (500 нм—100 мкм). Показана способность ASNOM получать карту оптических свойств поверхности путём растрового сканирования, а также обеспечивать спектральные и временные измерения отклика поверхности в избранной точке.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
Ключевые слова: микроскопия ближнего оптического поля, наноструктуры, спектроскопия, ASNOM
PACS: 07.60.+j, 07.79.Fc, 61.46.+w, 68.37.Ps, 68.65.Pq, 85.30.De, 87.64.+t (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2016.05.037817
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2017/3/b/
Цитата: Казанцев Д В, Кузнецов Е В, Тимофеев С В, Шелаев А В, Казанцева Е А "Безапертурная микроскопия ближнего оптического поля" УФН 187 277–295 (2017)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 15 апреля 2016, доработана: 24 мая 2016, 24 мая 2016

English citation: Kazantsev D V, Kuznetsov E V, Timofeev S V, Shelaev A V, Kazantseva E A “Apertureless near-field optical microscopyPhys. Usp. 60 259–275 (2017); DOI: 10.3367/UFNe.2016.05.037817

Список литературы (156) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (9) Похожие статьи (20)

  1. Pohl D W, Denk W, Lanz M Appl. Phys. Lett. 44 651 (1984)
  2. Binnig G, Rohrer H "Scanning tunneling microscope" US Patent 4,343,993 (1982); Binnig G, Rohrer H http://www.google.com/patents/US4343993
  3. Dürig U, Pohl D W, Rohner F J. Appl. Phys. 59 3318 (1986)
  4. Betzig E et al. Biophys. J. 49 269 (1986)
  5. Betzig E et al. Science 251 1468 (1991)
  6. Obermüller C, Karrai K Appl. Phys. Lett. 67 3408 (1995)
  7. Bethe H A Phys. Rev. 66 163 (1944)
  8. Novotny L, Hafner C Phys. Rev. E 50 4094 (1994)
  9. Valaskovic G A, Holton M, Morrison G H Appl. Opt. 34 1215 (1995)
  10. Cherkun A P et al. Rev. Sci. Instrum. 77 033703 (2006)
  11. Wickramasinghe H, Williams C "Apertureless near feld optical microscope" US Patent 4,947,034 (1990); Wickramasinghe H, Williams C http://www.google.com/patents/US4947034
  12. Zenhausern F, Martin Y, Wickramasinghe H K Science 269 1083 (1995)
  13. Inouye Y, Kawata S Opt. Lett. 19 159 (1994)
  14. Hamann H F, Gallagher A, Nesbitt D J Appl. Phys. Lett. 73 1469 (1998)
  15. Martin Y, Zenhausern F, Wickramasinghe H K Appl. Phys. Lett. 68 2475 (1996)
  16. Bek A, Vogelgesang R, Kern K Rev. Sci. Instrum. 77 043703 (2006)
  17. Bridger P M, McGill T C Opt. Lett. 24 1005 (1999)
  18. Denk W, Pohl D W J. Vac. Sci. Technol. B 9 510 (1991)
  19. Novotny L, Hecht B Principles of Nano-Optics (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2006)
  20. Novotny L, Stranick S J Annu. Rev. Phys. Chem. 57 303 (2006)
  21. Binnig G, Quate C F, Gerber Ch Phys. Rev. Lett. 56 930 (1986)
  22. Ordal M A et al. Appl. Opt. 24 4493 (1985)
  23. Martin O J F, Girard C Appl. Phys. Lett. 70 705 (1997)
  24. Neacsu C C et al. Phys. Rev. B 73 193406 (2006)
  25. Cvitkovic A, Ocelic N, Hillenbrand R Opt. Exp. 15 8550 (2007)
  26. Renger J et al. J. Opt. Soc. Am. A 21 1362 (2004)
  27. Zhang L M et al. Phys. Rev. B 85 075419 (2012)
  28. Cvitkovic A et al. Phys. Rev. Lett. 97 060801 (2006)
  29. Brehm M et al. Opt. Exp. 16 11203 (2008)
  30. Jin J The Finite Element Method in Electromagnetics 3rd ed. (Hoboken, NJ: John Wiley and Sons Inc., 2014)
  31. Леонтович М А, Левин М Л ЖТФ 14 481 (1944)
  32. Ramo S, Whinnery J R Fields and Waves in Modern Radio (New York: J. Wiley and Sons, 1944); Пер. на русск. яз., Рамо С, Уиннери Дж Поля и волны в современной радиотехнике (М. - Л.: Гостехиздат, 1948)
  33. Jackson J D Classical Electrodynamics 3rd ed. (New York: Wiley, 1999)
  34. Novotny L, Bian R X, Xie X S Phys. Rev. Lett. 79 645 (1997)
  35. Zayats A V Opt. Commun. 161 156 (1999)
  36. Martin Y C, Hamann H F, Wickramasinghe H K J. Appl. Phys. 89 5774 (2001)
  37. Madrazo A et al. J. Opt. Soc. Am. A 15 109 (1998)
  38. Hillenbrand R, Keilmann F Appl. Phys. B 73 239 (2001)
  39. Mie G Ann. Physik 330 377 (1908)
  40. McLeod A S et al. Phys. Rev. B 90 085136 (2014)
  41. Huber A et al. Adv. Mater. 19 2209 (2007)
  42. Keilmann F, Hillenbrand R Philos. Trans. Math. Phys. Eng. Sci. 362 787 (2004)
  43. Осадько И С УФН 180 83 (2010); Osad'ko I S Phys. Usp. 53 77 (2010)
  44. Knoll B, Keilmann F Nature 399 134 (1999)
  45. Taubner T, Keilmann F Hillenbrand R Opt. Exp. 13 8893 (2005)
  46. Hillenbrand R, Keilmann F Phys. Rev. Lett. 85 3029 (2000)
  47. Huber A et al. Nano Lett. 6 774 (2006)
  48. Batchelder J S, Taubenblatt M A Appl. Phys. Lett. 55 215 (1989)
  49. Vaez-Iravani M, Toledo-Crow R Appl. Phys. Lett. 62 1044 (1993)
  50. Ignatovich F V, Novotny L Phys. Rev. Lett. 96 013901 (2006)
  51. Taubner T, Hillenbrand R, Keilmann F J. Microsc. 210 311 (2003)
  52. Gomez L et al. J. Opt. Soc. Am. B 23 823 (2006)
  53. Stebounova L, Akhremitchev B B, Walker G C Rev. Sci. Instrum. 74 3670 (2003)
  54. Казанцев Д В, Казанцева Е А ПТЭ (5) 120 (2014)
  55. Taubner T, Keilmann F, Hillenbrand R Nano Lett. 4 1669 (2004)
  56. Kazantsev D, Ryssel H Appl. Phys. A 113 27 (2013)
  57. Zhong Q et al. Surf. Sci. Lett. 688 (1993)
  58. Labardi M, Patanè, Allegrini M Appl. Phys. Lett. 77 621 (2000)
  59. Maghelli N et al. J. Microsc. 202 84 (2001)
  60. Hillenbrand R, Knoll B, Keilmann F J. Microsc. 202 77 (2001)
  61. Wang L, Xu X G Nature Commun. 6 9973 (2015)
  62. Esteban R et al. Nano Lett. 8 3155 (2008)
  63. Ocelic N, Huber A, Hillenbrand R Appl. Phys. Lett. 89 101124 (2006)
  64. Xu X G et al. J. Phys. Chem. Lett. 3 1836 (2012)
  65. Pollard B et al. Nature Commun. 5 3587 (2014)
  66. Kazantsev D "Artifact-free data recovery system for an ASNOM application" arXiv:1307.2563
  67. Bechtel H A et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111 7191 (2014)
  68. Xu X G, Raschke M B Nano Lett. 13 1588 (2013)
  69. Xu X G, Gilburd L, Walker G C Appl. Phys. Lett. 105 263104 (2014)
  70. Huth F et al. Nano Lett. 12 3973 (2012)
  71. Stiegler J M et al. ACS Nano 5 6494 (2011)
  72. Berweger S et al. J. Am. Chem. Soc. 135 18292 (2013)
  73. Amenabar I et al. Nature Commun. 4 2890 (2013)
  74. Huth F et al. Nature Mater. 10 352 (2011)
  75. Albrecht T R et al. J. Appl. Phys. 69 668 (1991)
  76. Dürig U, Steinauer H R, Blanc N J. Appl. Phys. 82 3641 (1997)
  77. Giessibl F J Rev. Mod. Phys. 75 949 (2003)
  78. Gurley J "Jumping probe microscope" US Patent 5,266,801 (1993)
  79. Drude P Ann. Physik 306 566 (1900)
  80. Wada N et al. J. Non-Cryst. Solids 43 7 (1981)
  81. Brendel R, Bormann D J. Appl. Phys. 71 1 (1992)
  82. Kim Z H et al. Nano Lett. 7 2258 (2007)
  83. Xu X G et al. J. Phys. Chem. C 120 1945 (2016)
  84. von Ribbeck H-G et al. Opt. Exp. 16 3430 (2008)
  85. Huber A J et al. Nano Lett. 8 3766 (2008)
  86. Zhan H et al. Appl. Phys. Lett. 91 162110 (2007)
  87. Stiegler J M et al. Nano Lett. 10 1387 (2010)
  88. Hubert C, Levy J Appl. Phys. Lett. 73 3229 (1998)
  89. Lucas I T et al. Nano Lett. 15 1 (2015)
  90. Stebounova L V et al. J. Appl. Phys. 101 124306 (2007)
  91. Taniguchi K, Kanemitsu Y Jpn. J. Appl. Phys. 44 575 (2005)
  92. Yang H U et al. Rev. Sci. Instrum. 84 023701 (2013)
  93. Brehm M et al. Nano Lett. 6 1307 (2006)
  94. Taubner T, Hillenbrand R, Keilmann F Appl. Phys. Lett. 85 5064 (2004)
  95. Fei Z et al. Nano Lett. 11 4701 (2011)
  96. Fei Z et al. Nano Lett. 15 4973 (2015)
  97. Taubner T et al. Science 313 1595 (2006)
  98. Казанцев Д В Письма в ЖЭТФ 83 380 (2006); Kazantsev D V JETP Lett. 83 323 (2006)
  99. Kazantsev D V, Ryssel H Mod. Instrum. 2 (2) 33 (2013)
  100. Huber A, Ocelic N, Kazantsev D, Hillenbrand R Appl. Phys. Lett. 87 081103 (2005)
  101. Barron T H K Phys. Rev. 123 1995 (1961)
  102. Ruppin R, Englman R Rep. Prog. Phys. 33 149 (1970)
  103. Mills D L, Burstein E Rep. Prog. Phys. 37 817 (1974)
  104. Bimberg D et al. Physics of Group IV Elements and III-V Compounds. Physik der Elemente der IV. Gruppe und der III-V Verbindungen (Landolt-Börnstein, Numerical Data and Functional Relationshi, Vol. 17, Pt. 1) (Berlin: Springer, 1981)
  105. Sasaki Y et al. Phys. Rev. B 40 1762 (1989)
  106. Zayats A V, Smolyaninov I I, Maradudin A A Phys. Rep. 408 131 (2005)
  107. Rockstuhl C, Salt M G, Herzig H P J. Opt. Soc. Am. B 22 481 (2005)
  108. Huber A, Ocelic N, Hillenbrand R J. Microscopy 229 389 (2008)
  109. Huber A J et al. Appl. Phys. Lett. 92 203104 (2008)
  110. Krenn J R et al. J. Microscopy 209 167 (2003)
  111. Xu X G et al. Nature Commun. 5 4782 (2014)
  112. Gilburd L et al. J. Phys. Chem. Lett. 7 289 (2016)
  113. Schnell M et al. Nature Photon. 3 287 (2009)
  114. Dorfmüller J et al. Nano Lett. 11 2819 (2011)
  115. Schnell M et al. J. Phys. Chem. C 114 7341 (2010)
  116. Hillenbrand R et al. Appl. Phys. Lett. 83 368 (2003)
  117. Chen J et al. Nature Lett. 487 77 (2012)
  118. Fei Z et al. Nature Nanotechnol. 8 821 (2013)
  119. Gerber J A et al. Phys. Rev. Lett. 113 055502 (2014); Gerber J A et al. arXiv:1404.4668
  120. Ni G X et al. Nature Mater. 14 1217 (2015)
  121. Wagner M et al. Nano Lett. 14 894 (2014)
  122. Wagner M et al. Nano Lett. 14 4529 (2014)
  123. Pettinger B Surface-Enhanced Raman Scattering: Physics and Applications (Topics in Applied Physics) Vol. 103 (Eds K Kneipp, M Moskovits, H Kneipp) (Berlin: Springer, 2006) p. 217
  124. Young M A, Dieringer J A, Van Duyne R P Tip Enhancement (Eds S Kawata, V M Shalaev) (Amsterdam: Elsevier, 2007) p. 1
  125. Bailo E, Deckert V Chem. Soc. Rev. 37 921 (2008)
  126. Deckert V J. Raman Spectrosc. 40 1336 (2009)
  127. Domke K F, Pettinger B ChemPhysChem 11 1365 (2010)
  128. Treffer R et al. Biochem. Soc. Trans. 40 609 (2012)
  129. Kumar N et al. EPJ Tech. Instrum. 2 1 (2015)
  130. Tarun A et al. Rev. Sci. Instrum. 79 013706 (2008)
  131. Hayazawa N et al. Opt. Commun. 183 333 (2000)
  132. Stöckle R M et al. Chem. Phys. Lett. 318 131 (2000)
  133. Anderson M S Appl. Phys. Lett. 76 3130 (2000)
  134. Pettinger B et al. Phys. Rev. Lett. 92 096101 (2004)
  135. Jahncke C L, Paesler M A, Hallen H D Appl. Phys. Lett. 67 2483 (1995)
  136. Webster S, Smith D, Batchelder D Vibrat. Spectrosc. 18 51 (1998)
  137. Zhang R et al. Nature 498 82 (2013)
  138. Neugebauer U et al. ChemPhysChem 7 1428 (2006)
  139. Tiede S et al. Stem Cells 27 2793 (2009)
  140. Bohme R et al. Chem. Commun. 47 11453 (2011)
  141. Rasmussen A, Deckert V J. Raman Spectrosc. 37 311 (2006)
  142. Domke K F, Zhang D, Pettinger B J. Am. Chem. Soc. 129 6708 (2007)
  143. Bailo E, Deckert V Angew. Chem. Int. Ed. 47 1658 (2008)
  144. Schmid T et al. J. Raman Spectrosc. 40 1392 (2009)
  145. Ayars E J, Hallen H D, Jahncke C L Phys. Rev. Lett. 85 4180 (2000)
  146. Dorn R, Quabis S, Leuchs G Phys. Rev. Lett. 91 233901 (2003)
  147. Hayazawa N, Saito Y, Kawata S Appl. Phys. Lett. 85 6239 (2004)
  148. Domke K F, Zhang D, Pettinger B J. Am. Chem. Soc. 128 14721 (2006)
  149. Gerton J M et al. Phys. Rev. Lett. 93 180801 (2004)
  150. Xie C et al. Appl. Phys. Lett. 89 143117 (2006)
  151. Shafran E, Mangum B D, Gerton J M Phys. Rev. Lett. 107 037403 (2011)
  152. Shafran E, Mangum B D, Gerton J M Nano Lett. 10 4049 (2010)
  153. Anger P, Bharadwaj P, Novotny L Phys. Rev. Lett. 96 113002 (2006)
  154. Frey H G, Paskarbeit J, Anselmetti D Appl. Phys. Lett. 94 241116 (2009)
  155. Nowak D B, Lawrence A J, Sánchez E J Appl. Opt. 49 6766 (2010)
  156. Hillenbrand R, Keilmann F "Spiegeloptik für nahfeldoptische Messungen" DE Patent App. DE200,610,002,461 (2007); Hillenbrand R, Keilmann F https://www.google.com/patents/DE102006002461A1?cl=ru

© Успехи физических наук, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение