Трухин В.Н. Терагерцовый сканирующий зондовый микроскоп

А.В.Андрианов, А.О. Голубок, Н.Н.Зиновьев, А.О.Захарьин, В.Н.Трухин

При выполнении контракта № 02.513.11.3389 был выполнен целый комплекс работ, задачами которых являлось обоснование и выбор направления исследований по достижению субволнового пространственного разрешения в системах терагерцовой когерентной спектроскопии для диагностики нанообъектов, проведение необходимых расчетов, разработка и макетирование источников и детекторов когерентного ТГц излучения для сканирующего зондового микроскопа-спектрометра, разработка и создание самого ТГц сканирующего зондового микроскопа, проведении испытаний ТГц микроскопа-спектрометра, оценка и обобщение полученных результатов экспериментальных исследований с помощью созданного ТГц сканирующего зондового микроскопа. При этом были получены следующие результаты:

разработана теоретическая модель эффективного источника когерентного ТГц излучения, требуемого для построения ТГц микроскопа ближнего поля;

разработан и создан макет быстрой, высокоточной линии оптической линии задержки, требуемой для реализации спектроскопии во временных доменах с использованием когерентного ТГц излучения;

разработан и создан стенд для экспериментального моделирования ТГц устройств, изучения новых нелинейных материалов и полупроводниковых оптоэлектронных структур;

созданы и исследованы экспериментальные образцы излучателя и приемника когерентного терагерцового излучения, а полученные параметры были сопоставлены с результатами теоретического моделирования;

разработана схема атомно-силового микроскопа совместимого с ТГц спектральным модулем;

разработаны концептуальные схемы компактной когерентной ТГц системы на базе атомно-силового микроскопа и методы выделения дифференциального ТГц контраста;

разработано специальное программное обеспечение для управления ТГц системой, синхронизованной с работой атомно-силового микроскопа;

с помощью созданного ТГц сканирующего зондового микроскопа, выполнены эксперименты по обнаружению самого явления, связанного с конверсией терагерцовой электромагнитной волны в локализованное остаточное поле ближней волновой зоны и обратного переизлучения в распространяющуюся терагерцовую волну.

Результаты экспериментов позволили провести ключевые исследования по определению пространственного разрешения терагерцового сканирующего зондового микроскопа.

Достигнутые характеристики созданного лабораторного макета ТГц сканирующего зондового микроскопа - пиковая мощность ТГц эмиттера не менее 0.5 Вт, среднее значение эквивалентной шумовой мощности когерентного ТГц приемника не хуже 10-16Вт/Гц1/2, спектральное разрешение не хуже 10 ГГц, пространственное разрешение при сканировании по плоскости исследуемого объекта не хуже 90 нм, динамический диапазон системы не менее 30 дБ и комнатная рабочая температура всех узлов ТГц микроскопа.

К списку тезисов конференции