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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)光測量半導(dǎo)體和其他納米級材料中的電子，為研究這些關(guān)鍵部件開辟了一個新的可能性領(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)是納米級成像領(lǐng)域的首次，為一個長期存在的問題提供了一種解決方法，該問題極大地限制了對各種材料中關(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：“現(xiàn)在人們對使用光學(xué)技術(shù)研究納米級分辨率的材料很感興趣。隨著波長的縮短，這變得更加難以實(shí)現(xiàn)。因此，到目前為止，還沒有人用藍(lán)光實(shí)現(xiàn)過。”

　　通常，當(dāng)研究人員使用激光等光學(xué)器件研究納米級材料時，他們會使用發(fā)射紅光或紅外等長波長的光。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，光會發(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)，但在使用波長短得多的光（如藍(lán)光）時，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，使用藍(lán)光從已經(jīng)研究得很好的半導(dǎo)體中獲得新的見解是遙不可及的，藍(lán)光更適合研究紅光無效的某些材料。

　　在這項(xiàng)新的研究中，來自布朗的研究人員介紹了他們是如何繞過這個障礙，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法使用紅光獲得的測量值。這些測量為使用較短波長在納米尺度上研究材料提供了有價值的概念證明。

　　Mittleman說：“我們能夠?qū)⑦@些新的測量結(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。對于典型的技術(shù)，藍(lán)光很難使用，因?yàn)樗牟ㄩL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。如果沒有對齊，測量將無法進(jìn)行。對于紅光，這種聚焦條件更加寬松，更容易對準(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_地將尖端對準(zhǔn)樣品的需要。這里的關(guān)鍵是因?yàn)樘掌澼椛涞牟ㄩL更長，所以更容易對齊。

　　研究人員很高興看到接下來會出現(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法分析的材料的計(jì)劃。