المبادئ التجريبية للفحص المجهري السلبي للمجال القريب بالأشعة تحت الحمراء (SNoiM) وتطبيقاته
Near-field radiation at the surface of an object is difficult to detect due to its swift-wave nature (i.e., the intensity decreases sharply as it moves away from the surface of the object). In SNoiM, this problem is effectively solved using the scanning probe technique. As shown in Fig. 1(b), when the nanoprobe is not introduced (or the probe is far away from the object surface), the near-field snappy waves near the surface of the object cannot be detected, and the microscope operates in the conventional infrared thermography mode, which obtains only the far-field radiated signals.The key of the SNoiM technique is to bring the probe close to the near-surface of the sample (e.g., within 10 nm) so that the near-field snappy waves can be effectively scattered by the tip of the probe. In this detection mode, both near-field and far-field components are present in the sample signal acquired by the probe. Therefore, by controlling the probe-to-surface spacing h, a mixed near-field and far-field signal (h < 100 nm, called near-field mode) or a single far-field signal (h >>يمكن الحصول على 100 نانومتر أو سحب المسبار، ويسمى وضع المجال البعيد). في النهاية، يمكن استخلاص معلومات المجال القريب الخاصة بالجسم من خلفية المجال البعيد باستخدام تقنيات تعديل ارتفاع المسبار وإزالة التشكيل.
يتم جمع إشارات المجال القريب المنتشرة بواسطة المسبار أولاً بواسطة عدسة موضوعية تعمل بالأشعة تحت الحمراء ذات فتحة رقمية عالية. ومع ذلك، لا يمكن إلغاء إشارات المجال البعيد المشعة من البيئة وDUT والأداة نفسها في هذه العملية، ويتم جمعها مع إشارات المجال القريب بواسطة العدسة الموضوعية بالأشعة تحت الحمراء، مما يؤدي إلى ضعف إشارات المجال القريب يتم تدمير DUT بواسطة إشعاع الخلفية الكبير للمجال البعيد. من أجل تقليل إشارات الخلفية ذات المجال البعيد، صمم الباحثون فتحة متحدة البؤر بفتحة صغيرة جدًا (~ 100 ميكرومتر) فوق العدسة الموضوعية للأشعة تحت الحمراء، مما يقلل من نقطة التجميع ويقمع بشكل فعال إشارات إشعاع الخلفية. ومع ذلك، حتى مع ذلك، من الصعب تحديد ما إذا كان هناك كاشف للأشعة تحت الحمراء حساس بدرجة كافية يمكنه اكتشاف إشارات المجال القريب الضعيفة المنتشرة بواسطة المسبار النانوي. ولتحقيق هذه الغاية، قام فريقنا بتطوير كاشف للأشعة تحت الحمراء عالي الحساسية للتغلب على هذا الحاجز التقني.
من بينها، التجويف الأسطواني الذهبي هو ديوار مبرد، والذي يحمل كاشف الأشعة تحت الحمراء عالي الحساسية المطور ذاتيًا (CSIP) وبعض المكونات البصرية ذات درجات الحرارة المنخفضة؛ يُظهر الصندوق الأبيض مجهر القوة الذرية القائم على الشوكة الرنانة (AFM)، وهدف جمع الأشعة تحت الحمراء ومنطقة مرحلة العينة المجمعة في المختبر. لم تعد الدقة المكانية لصورة المجال القريب للأشعة تحت الحمراء محدودة بالطول الموجي للمسبار، ولكن يتم تحديدها بواسطة حجم طرف المسبار. من خلال طريقة النقش الكهروكيميائي، يمكن تحضير مجسات نانوية معدنية (تنغستن) ذات شكل ممتاز، حيث يمكن أن يصل قطر الطرف إلى 100 نانومتر أو أقل.
