La nanotechnologie reçoit le traitement au laser à lumière bleue

La nouvelle microscopie laser à lumière bleue s’est avérée efficace pour mesurer les structures à l’échelle nanométrique des semi-conducteurs et d’autres matériaux utilisés dans des appareils tels que les téléphones mobiles et les ordinateurs portables.

Un nanomètre est un milliardième de mètre.

Les instruments optiques comme les microscopes qui nous permettent de regarder de minuscules objets fonctionnent en faisant rebondir la lumière ou à travers l’objet dans nos yeux.

Les microscopes avancés utilisent une méthode appelée “microscopie en champ proche à balayage de type diffusion” (s-SNOM). Cela implique de diffuser la lumière à partir d’une pointe aiguisée, elle-même de seulement quelques dizaines de nanomètres de diamètre. La pointe est positionnée au-dessus de l’échantillon à imager. Lorsque la lumière se disperse sur la pointe, elle baigne l’échantillon dans la lumière laser, dont une partie contient des informations sur la structure à l’échelle nanométrique.

Mais la sensibilité des instruments optiques dépend de la longueur d’onde de la lumière utilisée. Plus la longueur d’onde est longue, moins la nanoimage est détaillée. La plupart des microscopes utilisent une lumière rouge ou infrarouge dont la longueur d’onde peut aller de 600 à des milliers de nanomètres.

Cela a limité notre compréhension de ce qui se passe exactement dans les structures à l’échelle nanométrique, ce qui pourrait aider au développement de semi-conducteurs et d’électronique plus économes en énergie.

MONTRE: La photonique australienne remet le matériau, le niobate de lithium, à la mode

“Il y a beaucoup d’intérêt ces jours-ci pour l’étude des matériaux avec une résolution à l’échelle nanométrique à l’aide de l’optique”, déclare le professeur Daniel Mittleman de l’Université Brown aux États-Unis. « À mesure que la longueur d’onde devient plus courte, cela devient beaucoup plus difficile à mettre en œuvre. En conséquence, personne ne l’avait jamais fait avec la lumière bleue jusqu’à présent.

Il est plus difficile pour les chercheurs de trouver le bon endroit près de la pointe métallique utilisée dans s-SNOM pour se concentrer sur le matériau lors de l’utilisation d’une lumière de longueur d’onde plus courte.

Mais les chercheurs de l’Université Brown ont maintenant réalisé s-SNOM avec de la lumière bleue pour la première fois. Ils ont testé leur procédure sur un échantillon de silicium qui ne peut pas être mesuré à la lumière rouge.

“Nous avons pu comparer ces nouvelles mesures à ce que l’on pourrait attendre du silicium, et la correspondance était très bonne”, déclare Mittleman. « Cela confirme que notre mesure fonctionne et que nous comprenons comment interpréter les résultats. Maintenant, nous pouvons commencer à étudier tous ces matériaux d’une manière que nous ne pouvions pas faire auparavant.

Ils y sont parvenus en ajoutant une étape supplémentaire dans le processus.

Les scientifiques ont utilisé la lumière bleue à la fois pour éclairer l’échantillon et pour induire la production de rayonnement à partir de l’échantillon lui-même, dans la bande térahertz du spectre électromagnétique (entre les fréquences infrarouge et micro-ondes).

Cela ajoute plus de données à analyser pour les scientifiques, mais la salve de térahertz contient des informations sur la structure électronique de l’échantillon.

En savoir plus: L’hydrogène peut être fabriqué à partir d’eau avec de la lumière – mais c’est délicat

Les chercheurs disent que leur étude pourrait aider à produire la technologie LED bleue. Mittleman travaille déjà sur l’utilisation de la lumière bleue pour analyser des matériaux jamais étudiés auparavant.

L’étude est publié dans la revue Sciences de la lumière et applications.