Локальный спектральный анализ наноструктур фотоники

Институт физики полупроводников СО РАН

А.Г. Милёхин, Т.А. Дуда, К.В. Аникин, Е.Е. Родякина, А.В. Латышев, Р.Б. Васильев1, М. Rahaman2, V. Dzhagan2, D.R.T. Zahn2

Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова, Новосибирск, Россия

1Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

2Технический университет г. Кемниц, Германия

Предложен новый метод локального спектрального анализа полупроводниковых наноструктур, основанный на обнаруженном гигантском комбинационное рассеяние света (КРС) полупроводниковыми наноструктурами, включая нанокристаллы CdSe (рис.1а) и монослои MoS2, расположенными на поверхности массива нанокластеров Au, вблизи металлизированной иглы атомно-силового микроскопа (АСМ).

В зазоре между металлическими нанокластерами и иглой АСМ микроскопа, где расположена полупроводниковая наноструктура, возникает сильное увеличение локального поля («горячая точка») и, как следствие, резкое усиление сигнала КРС (Рис.1б).

Достигнуто беспрецедентное усиление (свыше∙106) сигнала КРС полупроводниковыми наноструктурами. Картирование сигнала КРС на частоте LO фонона CdSe позволило определить фононный спектр одного нанокристалла CdSe размером 6 нм, что на два порядка меньше дифракционного предела (Рис.1с).

Результат принципиально важен для спектральной диагностики наноматериалов с нанометровым пространственным разрешением.

Рис.1 a) Схема эксперимента, демонстрирующая взаимное расположение массива нанокластеров Au с нанесенными нанокристаллами CdSe, металлизированной иглы атомно-силового микроскопа и направления падающего лазерного излучения. б) Карта интенсивности сигнала КРС нанокристаллов CdSe  на частоте LO фонона CdSe  при 210 см-1, совмещенная с АСМ изображением той же области с одним нанокластером Au. с) Изображение одного нанокристалла CdSe, полученное с помощью такого метода.

Публикации:

  1. A.G. Milekhin, M.Rahaman, E.E. Rodyakina, A.V. Latyshev, V.M. Dzhagan and D.R.T. Zahn, Nanoscale 10, 2755 (2018) IF= 7.2
  2. V.M. Dzhagan, Yu.M. Azhniuk, A.G. Milekhin, D.R.T. Zahn, Journal of Physics D: Applied Physics, 51 503001-1-50 (2018) IF=2,4
  3. M. Rahaman, A.G. Milekhin, A. Mukherjee, E.E. Rodyakina, A.V. Latyshev, V.M. Dzhagan, and D.R.T. Zahn, The Role of a Plasmonic Substrate on the Enhancement and Spatial Resolution of Tip-enhanced Raman Scattering, Faraday Discussions, 214, 309 (2019), IF=3.4