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半導体ナノ材料観察のための近接場ラマン分光システム

用于观察半导体纳米材料的近场拉曼光谱系统

基本信息

批准号：
17760265
负责人：
酒井優
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kanagawa Academy of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

近年のCPUやLSI等の電子デバイスの微細化に伴い、シリコンに代表される半導体材料の局所的な評価方法の確立が急務となっている。以前から、このような材料の表面評価の手段としてはラマン散乱が利用されており、一方で局所観察のツールとしては近接場光学顕微鏡が開発されてきた。本研究では、半導体ナノ材料観察を実現すべく、開口型近接場光学顕微鏡にラマン分光を組み合わせた近接場ラマン分光システムの構築を目指して研究を行った。開口型近接場光学顕微鏡は、20〜100nmという開口の大きさのみに依存する空間分解能を有するが、小さい開口ほど信号光が弱くなるというトレードオフのために、ラマン散乱光のように特に弱い信号光を測定するためには、測定系の高感度化が大きな課題となる。この課題を克服すべく、前年度に引き続き、開口プローブの先端からの信号光と背景光の干渉を利用した光ホモダイン検出を導入して、開口型近接場光学顕微鏡の高感度化を行った。さらに今年度は、開ロプローブの振動を利用して、振動に同期した信号光の明滅を空間的に分離して分光器に導くことで、背景光を分光スペクトル上で除去することを試みた。また、633nm,515nm,488nm,351nm等の波長のレーザを用いてシリコンのラマン散乱光の顕微分光観察と光ファイバプローブからの背景光を測定し、それぞれの励起波長におけるS/N比を評価した。S/N比の向上にあたっては、光の偏光利用についても実験的に評価した。一方、金ナノ粒子のプラズモン増強作用にも着目し、光ファイバプローブの先端、あるいはシリコン基板上に金ナノ粒子を配置することで、信号光強度を飛躍的に増大させることを試みた。これら複数の技術の組み合わせによる、近い将来の近接場ラマン分光システムの実現が期待される。

In recent years, の CPU や LSI の such as electronic デバイスの ultra-micronization model.the にい, シリコンに representative される semiconductor materials の bureau of の価な evaluation method to establish が because となっている. Before から, このようなの surface material review 価の means としてはラマン scattered が using されており and examines one party bureau 観でのツールとしては nearly by optical 顕 micromirror が open 発されてきた. This study では, semiconductor ナ観 examine をノ materials be presently すべく, open rack near field optical 顕 micromirror にラマン spectral を group み close わせた nearly meet ラマン spectral システムの build を refers しを line って research た. Open mouth near field optical 顕 micro mirror は, 20 ~ 100 nm という large openings のきさのみに dependent する space decomposition can have すをるが, small さい openings ほがど signal light weak くなるというトレードオフのために, ラマン scattered light のようにに especially weak い signal light を determination するためには, determination of の Gao Gan degree melts が big きな subject とな Youdaoplaceholder0. この subject を overcome すべく, before the annual にき続き, opening プローブの apex からのと background light signal の dry involved を using した light ホモダイン検 out を import して, open rack near field optical 顕 micromirror の Gao Gan degree melts line をった. さらに our は ", open ロプローブのを vibration using して compared with the same period, vibration にしのた signal light flicker にを space separation して optical splitter に guide くことで, background light を spectral スペクトルで eliminate することを try みた. また, 633 nm, 515 nm, 488 nm, 351 nm wavelength ののレーザを with いてシリコンのラマン scattered light の顕 differential 観 examine と light ファイバプローブからの background light を determination し, それぞれの wound up wavelength における S/N ratio を review 価した. The S/N ratio <s:1> upward にあたってにあたって, and the light <s:1> polarized by using に, に, て, and the に evaluation of the に experiment 価 and た. One party, gold ナノ particle のプラズモン raised strong role にもし, light ファイバプローブの apex, あるいはシリコン substrate に gold ナノ particle を configuration することで, signal light intensity を leap に raised large させることを try みた. The <s:1> れら complex <s:1> technology <e:1> group み is combined with わせによる, and the <s:1> near future <s:1> near field ラ <s:1> <s:1> spectral separation システムシステム is expected to be が.