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プラズモンによる蛍光増強を用いた電子線励起超解像顕微鏡

利用等离子体激元荧光增强的电子束激发超分辨率显微镜

基本信息

批准号：
22K04965
负责人：
居波渉
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04965/
关键词：
超解像顕微鏡蛍光薄膜酸化亜鉛プラズモン増強

项目摘要

ALD法を用いて積層数を変えたAl2O3/ZnO/Al2O3構造を有する蛍光薄膜を作製し、それらを表面粗さや蛍光強度で評価した。SiN薄膜上にAl2O3(10 nm)/ZnO(100 nm)/Al2O3(20 nm)のZnO単層蛍光薄膜を成膜した。また、Al2O3(10 nm)/ZnO(10 nm)を６層積層し、表面にAl2O3(10 nm)を成膜した積層型蛍光薄膜を作製した。作製した蛍光薄膜に電子線を照射し、その発光強度を比較した。その結果、Al2O3(10 nm)/ZnO(100 nm)/Al2O3(20 nm)蛍光薄膜の発光強度が２倍程度高かった。これは、ZnOの膜厚の合計が、ZnO単層蛍光薄膜が100 nm、積層型蛍光薄膜が60 nmであったためだと考えられる。また、積層型蛍光薄膜では、Al2O3とZnO界面で反射が起こるため、光強度が減少する。次に、表面粗さについて評価した。表面粗さRMSは、ZnO単層蛍光薄膜で1.9 nm、積層型蛍光薄膜で0.5 nmであった。Al2O3の導入により、RMSが向上し、発光の空間的な均一性も向上した。次に、Al2O3/ZnO/Al2O3のZnO単層蛍光薄膜においてZnO層の膜厚とを変えて、RMSと空間分解能を評価した。また、SiN基板の表面もしくは裏面のどちらか一方にZnO単層蛍光薄膜を成膜した蛍光薄膜を用意した。ZnO層の膜厚が大きくなると、RMSは大きくなることが分かった。ZnO層が30 nmから110 nmに増加すると、RMSは1.4 nmから2.6に線形に増加した。また、空間分解能の評価を行なった。その評価にはDerivative method （DR 法）を用いた。その結果、ZnO層の膜厚が薄くなると空間分解能は向上した。ZnO層が110 nmから30 nmに増加すると、分解能は120 nm程度向上した。ZnO単層蛍光薄膜をSiN基板の裏面に成膜した方が、分解能が良いことが分かった。裏面に成膜した方が入射電子線の散乱を抑えることができるため、表面に成膜するより裏面に成膜した方が、分解能が良いと考えられる。

The ALD method uses an Al2O3/ZnO/Al2O3 structure with a high number of layers and a light film, and a surface roughness based on the light intensity. A single-layer ZnO optical film of Al2O3(10 nm)/ZnO(100 nm)/Al2O3(20 nm) is formed on the SiN film.また、Al2O3(10 nm)/ZnO(10 nm)を6 laminated layer, surface Al2O3(10 nm) をfilm formation, laminated type optical film was produced. The optical film was produced and irradiated with electron beams, and the intensity of the light was compared. As a result, the light intensity of the Al2O3(10 nm)/ZnO(100 nm)/Al2O3(20 nm) film was about 2 times higher.これは, ZnO's total film thickness is 100 nm, ZnO single-layer optical film is 100 nm, laminated type optical film is 60 nm, and the thickness is 100 nm.また, laminated type light film では, Al2O3 and ZnO interface でreflection がこるため, light intensity does not decrease する. Second, the surface is rough and the surface is rough. The surface roughness is RMS, the ZnO single-layer optical film is 1.9 nm, and the multilayer optical film is 0.5 nm. The introduction of Al2O3, the upward direction of RMS, and the uniformity of space of light, upward direction. Second, Al2O3/ZnO/Al2O3 single-layer ZnO optical thin film, ZnO layer thickness, RMS spatial decomposition energy, evaluation. The surface of the SiN substrate and the inner side of the ZnO single-layer optical film are used for forming the optical film. The film thickness of the ZnO layer is large and the RMS is large and thick. The ZnO layer is 30 nm, 110 nm, and 110 nm, and the RMS is 1.4 nm, 2.6 nm, and linear.また、Space decomposition energy の evaluation価を行なった. Derivative method (DR method). As a result, the film thickness of the ZnO layer is thin and the spatial decomposition energy is high. The ZnO layer increases from 110 nm to 30 nm, and its decomposition energy increases from 120 nm to 120 nm. The ZnO single-layer optical film is easy to form on the inside of the SiN substrate and has good decomposition properties. The inside is film-formed and the incident electron beam is scattered and suppressed, and the surface is The surface is film-forming, the inside is film-forming, and the decomposition energy is good.