Infrared scattering near-field optical microscopy near dielectric (polaritonic) resonances using a free-electron laser
Final Report Abstract
Mit optischer Nahfeldmikroskopie können Nanostrukturen aufgelöst werden, die tausendfach kleiner als die Lichtwellenlänge sind. Im vorliegenden Projekt wurde dafür infrarotes Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 10-20 Mikrometern verwendet. In diesem Bereich treten verschiedene Resonanzen in Festkörpern auf (Gitterschwingungen, Ladungsdichteschwingungen), die signalverstärkend wirken und somit die Detektion und Abbildung sonst nicht leicht zugänglicher Nanostrukturen erlauben. Zum Beispiel konnten in diesem Projekt laterale Dotierbereiche auf der Nanoskala vermessen, oder auch unterhalb der Oberfläche vergrabene Quantenpunkte identifiziert werden. Eine Besonderheit war die Verwendung eines abstimmbaren Freie-Elektronenlasers, die erstmals auch spektrokopische Untersuchungen über einen weiten Wellenbereich ermöglichte. Zum experimentellen Nachweis von einzelnen Quantenpunkten wurde eine Pressemitteilung veröffentlicht ( https://www.hzdr.de/db/Cms?pNid=473&pOid=37591 ), die von verschiedenen Medien aufgenommen wurde, zum Beispiel: http://www.pro-physik.de/details/news/2687271/In_Nano- Pyramiden_eingesperrte_Elektronen.html http://www.innovationsreport.de/html/berichte/physik_astronomie/nano_pyramiden_eingesperrte_elektronen_20298 2.html http://phys.org/news/2012-09-physicists-confine-electrons-nano-pyramids.html http://www.photonics.com/Article.aspx?AID=51988
Publications
- "Gold nanoparticle tips for optical field confinement in infrared scattering near-field optical microscopy". Optics Express 16, 12302 (2008)
M. T. Wenzel, T. Härtling, P. Olk, S. C. Kehr, S. Grafström, S. Winnerl, M. Helm, L. M. Eng
- “Quantitative determination of the charge carrier concentration of sub-surface implanted silicon by IR-near-field spectroscopy”. Optics Express 18, 26206 (2010)
R. Jacob, S. Winnerl, H. Schneider, M. Helm, M. T. Wenzel, H.-G von Ribbeck, L. M. Eng, S. C. Kehr
- “Near-field examination of perovskite-based superlenses and superlens-enhanced probe-object coupling”. Nature Communications 2, 249 (2011)
S. C. Kehr, Y. M. Liu, L. W. Martin, P. Yu, M. Gajek, S.-Y. Yang, C.-H. Yang, M. T. Wenzel, R. Jacob, H.-G. von Ribbeck, M. Helm, X. Zhang, L. M. Eng, and R. Ramesh
- “Intersublevel spectroscopy on single InAs-quantum dots by terahertz near-field microscopy”. Nano Letters 12, 4336 (2012)
R. Jacob, S. Winnerl, M. Fehrenbacher, J. Bhattacharyya, H. Schneider, M.-T. Wenzel, H.-G von Ribbeck, L. M. Eng, P. Atkinson, O. G. Schmidt, M. Helm
(See online at https://doi.org/10.1021/nl302078w)
