フォトン走査型トンネル顕微鏡を使った誘電体薄膜成長過程のナノスケール観察

使用光子扫描隧道显微镜纳米级观察介电薄膜生长过程

• 批准号: 10875009
• 负责人: 後藤 哲二
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Toho University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10875009/
• 关键词: フォトン顕微鏡; エバネッセント光; ZnS薄膜; 微粒子; 屈折率; フォトン走査型トンネル顕微鏡; 誘電体薄膜; 膜成長過程; ナノスケール観察

本研究の目的は,蒸着膜の成長初期における原子やクラスターサイズの状態から連続膜にいたる膜成長課程を光学定数の1つである屈折率の局所的変化を通して観察することである.申請者は光が全反射したときに発生するエバネッセント光と呼ばれる表面に局在した光を扱うフォトン走査トンネル顕微鏡(PSTM)に着目し,誘電体薄膜の成長過程における光学的性質の変化をナノスケールで観察すること.また,PSTMのファイバー製プローブを強制振動させシアフォース顕微鏡として動作させ,表面の幾何学的形状を観察することから誘電体薄膜の幾何学的形状変化と屈折率の関係を明らかにすることを目的として,ガラスプリズム上に真空蒸着した硫化亜鉛(ZnS)薄膜の観察を行った.得られたエバネッセント光の強度分布から誘電体薄膜の屈折率をプリズムと薄膜の界面とのエネルギー反射率から求めた.この結果,平均膜厚30nmから0nmへと斬減するZnS薄膜中で,この膜を構成する直径が数nmの微粒子の屈折率が2.96であることを知ることができた.このことから,レイリーの回折限界により不可能とされていた微小結晶の光学的性質の決定することができた.

The purpose of this study is to investigate the initial phase of vapor deposition film growth, the atomic state, the continuous film growth process, the optical constant, the refractive index, and the local phase transformation. The applicant is interested in the optical properties of dielectric thin films during the growth process. In addition, the PSTM's optical fiber is controlled by forced vibration, and the micro-mirror is operated to observe the geometric shape of the surface. The geometric shape of the dielectric thin film is changed to show the relationship between the refractive index and the vacuum evaporation. The intensity distribution of the light is obtained from the refractive index of the dielectric thin film. As a result, the refractive index of particles with diameters of several nm was 2.96 in ZnS thin films with an average film thickness of 30nm. The determination of the optical properties of these crystals is impossible.