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太赫兹光谱技术走向纳米
发布时间:2017-11-27 10:10:17 阅读:185

来源:phys.org;电子科技大学太赫兹研究中心 四川太赫兹应用研究联合课题组 郑重阳 编译

研究者将太赫兹光谱的分辨率提高了1000倍,让这项技术在纳米量级变得实用。图片来源:米特曼实验室/布朗大学。

    布朗大学的研究人员论证了一种将强大的光谱学形式——一种用于研究各种材料的技术——纳入纳米世界。

    激光太赫兹发射显微镜(LTEM)是一种表征太阳能电池、集成电路、其他系统和材料性能的新兴方法。激光脉冲照射样品材料,导致了太赫兹辐射的发射,它携带了样品电性质的重要信息。

    论文的通讯作者、布朗大学工程学院教授Daniel Mittleman说:“这是一个众所周知的工具,可以用来研究任何吸收光的材料,但在纳米尺度上却从来没有使用过。”“我们的工作改进了这项技术的分辨率,因此它可以用来描述单个纳米结构。”

    通常,LTEM测量是以几十微米的分辨率来进行的,但是这项新技术使测量的分辨率降低到20纳米,大约是之前使用传统LTEM技术可能达到的分辨率的1000倍。

    这项研究发表在《ACS Photonics》杂志上,由米特提曼实验室的博士后研究员Pernille Klarskov、来自布朗大学化学系的Hyewon Kim和Vicki Colvin领导。

    在他们的研究中,该团队采用了太赫兹辐射技术,该技术已经用于提高红外显微镜的分辨率。这项技术使用一种金属针,逐渐变细到只有几十纳米直径的尖头,在样本上方的悬浮颗粒可以被吸收。当样本被照亮时,一小部分的光直接被捕捉到顶端,这使得成像分辨率大致相当于尖端的大小。通过向周围移动尖端,可以创建整个样本的超高分辨率图像。

    Klarskov有能力证明,同样的技术也可以被用来提高太赫兹辐射的分辨率。对于他们的研究,她和她的同事们能够使用太赫兹辐射对20纳米分辨率的单个金纳米棒进行成像。

    研究人员相信,他们的新技术可以广泛的应用于描述以前所未有的细节表征材料的电学性质。

    Mittleman说,“太赫兹辐射已经被用于研究许多不同的材料——半导体、超导体、宽带间隙的绝缘体、集成电路和其他的材料。”“能够做到个别纳米结构的水平是一个大问题。”

    Mittleman说,一个可以从这项技术中获益的研究领域的例子是,对钙钛矿太阳能电池特性的描述,这是Mittleman在布朗的同事广泛研究的一种新兴的太阳能技术。

    Mittleman说:“钙钛矿的一个问题是,它们是由多晶颗粒组成的,而颗粒边界限制了电荷在电池中的传输。”“通过我们能够达到的分辨率,我们可以绘制出每颗颗粒,以确定不同的排列或方向是否对电荷迁移有影响,这将有助于优化电池。”

    Mittleman说,这是一个很有用的例子,但这当然不会仅限于此。

    “这可能有相当广泛的应用。”他补充到。

 
 

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