یکی از چالش‌های تصویربرداری نانومقیاس حل شد

تیمی از محققان دانشگاه براون با یک روش جدید میکروسکوپی که از نور آبی برای اندازه‌گیری الکترون‌ها در نیمه‌هادی‌ها و سایر مواد نانو استفاده می‌کند، در حال باز کردن قلمرو جدیدی از امکانات در مطالعه این اجزای مهم است که می‌تواند به ساخت تجهیزات الکترونیکی کمک کند.

کد خبر: ۱۰۷۲۲۹۴

شنبه - ۰۹ ارديبهشت ۱۴۰۲ / April 29, 2023

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، تیمی از محققان دانشگاه براون با یک روش جدید میکروسکوپی که از نور آبی برای اندازه‌گیری الکترون‌ها در نیمه‌هادی‌ها و سایر مواد نانو استفاده می‌کند، در حال باز کردن قلمرو جدیدی از امکانات در مطالعه این اجزای مهم است که می‌تواند به ساخت تجهیزات الکترونیکی کمک کند.

نتایج این یافته‌ها که در نشریه LIGHT: Science & Applications منتشر شده است، نوعی تصویربرداری نانویی را امکان‌پذیر می‌کند که یک مشکل دیرینه را در مطالعه پدیده‌های کلیدی در طیف گسترده‌ای از مواد رفع می‌کند، موادی که روزی می‌توانند منجر به ساخت نیمه هادی‌های قدرتمندتر شوند.

دانیل میتلمن، استاد دانشکده مهندسی دانشگاه براون و نویسنده این مقاله می‌گوید: علاقه زیادی به مطالعه با وضوح نانومتری با استفاده از اپتیک وجود دارد. هرچه طول موج کوتاه‌تر می‌شود، انجام این کار بسیار سخت‌تر می‌شود. در نتیجه، هیچ کس تاکنون این کار را با نور آبی انجام نداده است.»

به طور معمول، هنگامی که محققان از نوری مانند لیزر برای مطالعه نانومواد استفاده می‌کنند، نوری به کار گرفته می‌شود که طول موج‌های طولانی مانند قرمز یا مادون قرمز داشته باشد. این روش که محققان از آن استفاده کردند، میکروسکوپ نوری روبشی میدان نزدیک از نوع پراکندگی (S-SNOM) است. این روش شامل پراکندگی نور از یک نوک تیز است که فقط چند ده نانومتر عرض دارد. نوک دقیقاً بالای ماده مورد نظر که باید تصویربرداری شود، قرار می‌گیرد. هنگامی که نمونه تحت تابش نوری قرار می‌گیرد، پراکندگی نور و بخشی از نور پخش شده با اطلاعاتی در مورد بخش نانومتری از نمونه در زیر نوک، باقی می‌ماند. محققان به تجزیه و تحلیل تابش پراکنده شده می‌پردازند تا از آن برای استخراج اطلاعات در مورد این حجم اندک از مواد استفاده کنند.

این روش هنگام استفاده از نور با طول موج بسیار کوتاه‌تر، مانند نور آبی، با محدودیتی مواجه می‌شود. این بدان معناست که استفاده از نور آبی برای این روش مقدور نیست، طول موجی که می‌تواند اطلاعات خوبی برای مطالعه مواد نیمه‌هادی ارائه دهد.

در این مطالعه جدید، محققان دانشگاه براون نشان می‌دهند که چگونه می‌توان از نور آبی به جای قرمز در S-SNOM استفاده کرد. محققان از نور آبی استفاده کردند تا نه تنها نمونه را روشن کنند تا نور پراکنده شود، بلکه باعث ایجاد تابش تراهرتز از نمونه می‌شود. این تابش اطلاعات مهمی در مورد خصوصیات الکتریکی نمونه دارد و میزان داده‌هایی را که دانشمندان برای تجزیه و تحلیل نیاز دارند، افزایش می‌دهد، اما نیاز به دقیق بودن در تراز کردن نوک بر روی نمونه را از بین می‌برد. نکته اصلی در اینجا این است که از آنجا که تابش تراهرتز دارای طول موج بسیار طولانی‌تری است، بسیار راحت‌تر تراز می‌شود. چنین ابزاری برای مطالعه مواد نیمه‌هادی بسیار مفید است.