サブ10nm量子ドットの超解像近接場分光

亚10nm量子点的超分辨率近场光谱

基本信息

批准号：
16656027
负责人：
寒川誠二
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度に作製したサブ10nm量子ドット(ナノカラム)の作製条件最適化を行った。ナノカラムの直径は、シリコン基板表面に存在する自然酸化膜の影響で、エッチングマスクであるフェリチン鉄コアの直径(7nm)よりも大きくなってしまう傾向があった。しかし、エッチングに用いる中性粒子ビームのエネルギーやガスケミストリー(塩素、フッ素)を最適化することで、その影響を最小限に抑制し、直径が細く垂直性が高いサブ10nm量子ドット(ナノカラム)を高密度に作製できることが示された。また、TEMおよびESRの観測より、ナノカラムは結晶構造を完全に維持し、表面は原子レベルで平坦であり、表面における欠陥(Pbセンター)の密度も4.7×10^<11>cm^<-2>と極めて低いことが分かった。超解像近接場光プローブの開発を行った。昨年に引き続き、近接場光を増強するためのBow-tieアンテナ型のプローブを試作し、評価を行った。プローブは、光を集光して増強するアンテナ、およびアンテナを機械的に駆動して効率をあげるための静電駆動機構から構成されている。これまで問題になっていたプローブの形状の非対称性を改善するため、新しい作製方法を開発し、サブ波長の高分解能が達成できた。このプローブを既に導入されている原子間力顕微鏡(AFM)のカンチレバーに設置し、Arイオンレーザーと組み合わせて近接場光を発生させる装置を開発した。また、近接場光による分光ができるかどうかの実験を進めた。さらに、当該プローブを量子ドットに適用する実験を進めた。

我们优化了去年生产的10纳米以下量子点（纳米柱）的生产条件。由于硅基板表面存在自然氧化膜，纳米柱的直径往往大于作为蚀刻掩模的铁蛋白铁芯的直径（7 nm）。然而，通过优化用于蚀刻的中性粒子束的能量和气体化学（氯、氟），我们可以最大限度地减少这种影响，并创建具有细直径和高垂直度的亚 10nm 量子点（纳米柱）。高密度制造成为可能。此外，从TEM和ESR观察发现，纳米柱完美地保持了晶体结构，表面在原子水平上平坦，表面缺陷（Pb中心）密度为4.7×10^<11>cm^<-2 > 被发现极低。我们开发了超分辨率近场光学探头。继去年之后，我们制作了用于增强近场光的蝴蝶结天线型探头的原型并对其进行了评估。该探头由聚焦和增强光的天线以及机械驱动天线以提高效率的静电驱动机构组成。为了改善迄今为止一直存在的探头形状不对称问题，我们开发了一种新的制造方法，并且能够实现高亚波长分辨率。我们将该探针安装在已安装的原子力显微镜 (AFM) 的悬臂上，并开发了一种通过将其与 Ar 离子激光器相结合来产生近场光的装置。我们还进行了实验，看看近场光是否可以用于进行光谱分析。此外，我们还进行了将探针应用于量子点的实验。