太赫兹散射式扫描近场光学显微镜中探针与样品互作用及其影响探究

作     者：张倬铖 王月莹 张晓秋艳 张天宇 许星星 赵陶 宫玉彬 魏彦玉 胡旻 Zhang Zhuo-Cheng;Wang Yue-Ying;Zhang Xiao-Qiu-Yan;Zhang Tian-Yu;Xu Xing-Xing;Zhao Tao;Gong Yu-Bin;Wei Yan-Yu;Hu Min

作者机构：电子科技大学电子科学与工程学院太赫兹科学技术研究中心成都610054 太赫兹技术教育部重点实验室成都610054 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2021年第70卷第24期

页      面：337-343页

核心收录：

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家重点研发计划(批准号:2017YFA0701000,2020YFA0714001) 国家自然科学基金(批准号:61988102,61921002,62071108) 中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:ZYGX2020J003,ZYGX2020ZB007)资助的课题 

主　　题：探针-样品相互作用 太赫兹近场光谱 

摘      要：太赫兹散射式扫描近场光学显微镜(scattering-type scanning near-field optical microscopy,s-SNOM)在生物纳米成像、太赫兹纳米光谱学、纳米材料成像以及极化激元的研究中有着广泛的应用前景.原子力显微镜探针作为太赫兹s-SNOM的重要组成部分,起着近场激发、探测、增强等关键作用.但是在测量过程中,探针与样品的相互作用会影响测量结果.本文通过仿真和实验,分别揭示了太赫兹s-SNOM中探针与样品相互作用对近场激发、近场探测以及太赫兹近场频谱的影响.首先,研究了探针激发的近场的波矢权重分布,发现波矢主要集中在10^(5) cm^(-1)量级,与一般的太赫兹激元的波矢相差2-3个数量级,这表明太赫兹近场很难激发太赫兹激元.其次,通过理论和实验研究,发现金属针尖会干扰石墨烯圆盘结构的表面近场,这表明太赫兹近场系统在探测结构的近场分布具有局限性;最后研究了探针对近场频谱的影响,发现探针长度和悬臂长度是影响近场频谱的重要参数,可以通过增大探针长度或者悬臂长度的方法来减小探针对近场频谱的影响.