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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。

ALD method を with いて product layer を - えた Al2O3 / ZnO/Al2O3 structure を have する蛍し, the optical thin film を cropping それらを surface coarse さや蛍 light intensity で review 価した. On the SiN film, にAl2O3(10 nm)/ZnO(100 nm)/Al2O3(20 nm) に ZnO単 layer 蛍 optical film を film formation た. Youdaoplaceholder0, Al2O3(10 nm)/ZnO(10 nm)を 6-layer deposition, surface にAl2O3(10 nm)を film formation たた deposition type 蛍 optical thin film を fabrication たた. The <s:1> た蛍 light film に electron wire を was irradiated, and the <s:1> light emission intensity を was compared with たた. The そそ result shows that the <s:1> light emission intensity of the Al2O3(10 nm)/ZnO(100 nm)/Al2O3(20 nm)蛍 light film is が twice as high and ったった. これは, ZnO の film thickness の combined が, ZnO layer 単蛍が 100 nm light film, horizon 蛍 optical thin film が 60 nm であったためだと exam えられる. また, horizon 蛍 optical thin film では, Al2O3 とで ZnO interface reflection が up こるため, light intensity が reduce する. Secondary に, surface roughness さににててて evaluation 価たた. Surface rough さRMS, ZnO単 layer 蛍 optical film で1.9 nm, laminated 蛍 optical film で0.5 nmであった. Al2O3 <s:1> is introduced into によによ, RMSが is directed upwards to が, and the な homogeneity of the luminous <s:1> space is directed upwards to たた. Time に, Al2O3 / ZnO/Al2O3 の ZnO layer 単蛍 optical thin film において ZnO layer の film thickness とを - えて, RMS と space decomposition can を review 価した. また, SiN substrate surface ものしくは inside のどちらか side に ZnO layer 単蛍 optical thin film を film-forming した蛍 optical thin film を intention した. The <s:1> film thickness of the ZnO layer is が large がくなるとくなると, and the <s:1> thickness of the RMS is large くなるくなるとがとが. The ZnO layer が30 nm ら110 nmに is increased with すると, RMS が 1.4 nm らら2.6に linear に is increased with たた. Youdaoplaceholder0, spatial decomposition can <s:1> evaluate 価を and なった. Youdaoplaceholder0 evaluate the 価に Derivative method (DR Method) を use そた. The そそ result shows that the thickness of the ZnO layer <s:1> film is が thin and the spatial decomposition energy of くなると is upward and たた. The ZnO layer が110 nm ら30 nmに increases すると and the decomposition energy が 120 nm to an upward がた. ZnO layer 単蛍 optical thin film を SiN inside the substrate のに film-forming したが, can decompose が good いことが points かった. Inside に film-forming した party が incident electron line の scattered をえ suppression ることができるため, surface に film-forming するより inside に film-forming したが, can decompose が good いと exam えられる.