布朗大學(xué)的一組研究人員利用一種新的顯微鏡技術(shù)，利用藍(lán)光測(cè)量半導(dǎo)體和其他納米級(jí)材料中的電子，為研究這些關(guān)鍵部件開(kāi)辟了一個(gè)新的可能性領(lǐng)域，這可以幫助為手機(jī)和筆記本電腦等設(shè)備供電。

　　這一發(fā)現(xiàn)是納米級(jí)成像領(lǐng)域的首次，為一個(gè)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題提供了一種解決方法，該問(wèn)題極大地限制了對(duì)各種材料中關(guān)鍵現(xiàn)象的研究，這些材料有朝一日可能會(huì)產(chǎn)生更節(jié)能的半導(dǎo)體和電子產(chǎn)品。這項(xiàng)工作發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》上。

　　布朗大學(xué)工程學(xué)院教授Daniel Mittleman說(shuō)：“現(xiàn)在人們對(duì)使用光學(xué)技術(shù)研究納米級(jí)分辨率的材料很感興趣。隨著波長(zhǎng)的縮短，這變得更加難以實(shí)現(xiàn)。因此，到目前為止，還沒(méi)有人用藍(lán)光實(shí)現(xiàn)過(guò)?！?/p>

　　通常，當(dāng)研究人員使用激光等光學(xué)器件研究納米級(jí)材料時(shí)，他們會(huì)使用發(fā)射紅光或紅外等長(zhǎng)波長(zhǎng)的光。研究人員在研究中看到的方法被稱為散射型掃描近場(chǎng)顯微鏡（s-SNOM）。它包括從直徑只有幾十納米的尖端散射光。尖端懸停在要成像的樣本材料上方。當(dāng)用光學(xué)光照射該樣品時(shí)，光會(huì)發(fā)生散射，并且散射光的一部分留下關(guān)于尖端正下方的樣品的納米尺寸區(qū)域的信息。研究人員分析散射的輻射，以提取關(guān)于這一小體積材料的信息。

　　這項(xiàng)技術(shù)是許多技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)，但在使用波長(zhǎng)短得多的光（如藍(lán)光）時(shí)，它遇到了障礙。這意味著，自20世紀(jì)90年代該技術(shù)發(fā)明以來(lái)，使用藍(lán)光從已經(jīng)研究得很好的半導(dǎo)體中獲得新的見(jiàn)解是遙不可及的，藍(lán)光更適合研究紅光無(wú)效的某些材料。

　　在這項(xiàng)新的研究中，來(lái)自布朗的研究人員介紹了他們是如何繞過(guò)這個(gè)障礙，用藍(lán)光代替紅光進(jìn)行s-SNOM的首次實(shí)驗(yàn)演示的。

　　在實(shí)驗(yàn)中，研究人員使用藍(lán)光從硅樣品中獲得了無(wú)法使用紅光獲得的測(cè)量值。這些測(cè)量為使用較短波長(zhǎng)在納米尺度上研究材料提供了有價(jià)值的概念證明。

　　Mittleman說(shuō)：“我們能夠?qū)⑦@些新的測(cè)量結(jié)果與人們期望從硅中看到的結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果非常吻合。這證實(shí)了我們的測(cè)量是有效的，并且我們了解如何解釋結(jié)果?，F(xiàn)在我們可以開(kāi)始以前所未有的方式研究所有這些材料。”

　　為了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究人員必須發(fā)揮創(chuàng)造力。對(duì)于典型的技術(shù)，藍(lán)光很難使用，因?yàn)樗牟ㄩL(zhǎng)很短，這意味著聚焦在金屬尖端附近的正確位置更具挑戰(zhàn)性。如果沒(méi)有對(duì)齊，測(cè)量將無(wú)法進(jìn)行。對(duì)于紅光，這種聚焦條件更加寬松，更容易對(duì)準(zhǔn)光學(xué)元件以有效提取散射光。

　　考慮到這些挑戰(zhàn)，研究人員不僅使用藍(lán)光照亮樣品，使光發(fā)生散射，而且還從樣品中產(chǎn)生一陣太赫茲輻射。輻射攜帶有關(guān)樣品電氣特性的重要信息。雖然該解決方案增加了一個(gè)額外的步驟并增加了科學(xué)家必須分析的數(shù)據(jù)量，但它消除了他們?nèi)绾尉_地將尖端對(duì)準(zhǔn)樣品的需要。這里的關(guān)鍵是因?yàn)樘掌澼椛涞牟ㄩL(zhǎng)更長(zhǎng)，所以更容易對(duì)齊。

　　研究人員很高興看到接下來(lái)會(huì)出現(xiàn)什么新信息和該方法導(dǎo)致的發(fā)現(xiàn)，從而更好地了解用于生產(chǎn)藍(lán)色LED技術(shù)的半導(dǎo)體。Mittleman目前正在制定使用藍(lán)光分析研究人員以前無(wú)法分析的材料的計(jì)劃。