Ближнепольная микроскопия локального оптического отклика поверхности SiC и полупроводниковых наноструктур на основе Si, GaAs и InP тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах рукописи

КАЗАНЦЕВ Дмитрий Всеволодович

Ближнепольная микроскопия локального оптического отклика поверхности и полупроводниковых наноструктур на основе

81, СаАв и 1пР

Специальность 01.04.05 - оптика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва 2006

Работа выполнена в ФГУП ГНЦ РФ

Институт теоретической и экспериментальной физики

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук

Быков Виктор Александрович

Доктор физико-математических наук, профессор

Витухновский Алексей Григорьевич

Доктор физико-математических наук

Гарнов Сергей Владимировович

Ведущая организация Институт спектроскопии РАН,

г. Троицк, Московской обл.

Защита состоится 30 октября 2006 г. в 15 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д002.063.03 при ИОФ РАН им. А.М.Прохорова в помещении конференц-зала корпуса №3 по адресу Москва, ул. Вавилова, д.36.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

ИОФ РАН им. А.М.Прохорова

Автореферат разослан « 29 » сентября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.ф.-м.н. Т.Б. Воляк

1. Общая характеристика диссертации 1.1. Введение. Актуальность темы.

Внимание экспериментаторов, занятых исследованием физики объектов, расположенных на поверхности твердого тела, привлекает методика оптической микроскопии/спектроскопии ближнего оптического поля (Scanning Near-Field Optical Microscopy, SNOM). Данная методика сочетает удобство классической спектроскопии (во множестве научных областей накоплен огромный опыт интерпретации оптических спектров исследуемых объектов) с наномет-ровым пространственным разрешением, характерным скорее для электронной микроскопии. Идея преодоления дифракционного барьера пространственного разрешения оптических приборов путем использования диафрагмы малых размеров в непрозрачном экране впервые высказана, по-видимому, в [1]. Изобретение сканирующего туннельного микроскопа продемонстрировало возможность сканирования поверхности с субангстремной механической точностью и дало толчок развитию сканирующей микроскопии ближнего оптического поля.

Методика SNOM позволяет не только получать оптические изображения поверхности с высоким пространственным разрешением до 1 нм [2,3] (в любом случае это разрешение уступает пространственному разрешению электронной микроскопии). Методика позволяет регистрировать оптические спектры (поглощения, люминесценции [4,5,6,7], комбинационного рассеяния [8,9,10,11]) областей поверхности, размер которых определяется свойствами сканирующей иглы (и может составлять единицы нанометров). Кроме того, спектроскопические данные имеют прямую связь с энергетическим положением электронных уровней в исследуемых системах, в отношении которых (особенно в физике полупроводниковых систем) накоплен огромный опыт теоретического расчета и экспериментального наблюдения.

Таким образом, крайне актуально развитие таких методик оптического измерения параметров поверхности и малых объектов на ней, которые предоставляют возможность измерять оптические свойства области нанометровых

размеров (таковы возможности современной полупроводниковой технологии) и которые позволяют оптически выделить одиночный объект на поверхности среди тысяч подобных ему. Возможности классической микроскопии (включая конфокальную) в этом отношении существенно ограничены дифракционным пределом, ограничивающим размер исследуемой области величиной порядка длины волны.

1.2 Цели и задачи работы

Основная тема работы - развитие экспериментальной методики сканирующей микроскопии/спектроскопии ближнего оптического поля и ее применение к объектам и явлениям, для оптического исследования которых необходимо пространственное разрешение намного ■ лучшее, чем длина световой волны. Побочными целями в рамках данной работы (тем не менее важными для развития направления в целом) является установление физических явлений, ограничивающих возможности обсуждаемых приборов.

Предметом исследования в рам'Ках данной работы являются полупроводниковые структуры манометровых размеров, а также электромагнитные поля, возникающие под действием внешнего излучения на поверхности образца в непосредственной близости от иглы (в некоторых экспериментах присутствие иглы существенно, в других, наоборот, влиянием иглы можно пренебречь).

13 Научная новизна и практическая ценность работы

В работе обобщен опыт практического создания сканирующих систем БГГОМ, ориентированных в основном на локальное оптическое исследование объектов на поверхности твердого тела. Описанный в работе сканирующий микроскоп БМОМ на основе заостренного оптоволокна, работающий при комнатной температуре, является первым прибором такого рода, построенным в России (1995 г.) и одним из немногих существовавших в мире в середине 1990-х годов. Версия этого прибора, предназначенная для работы в оптическом криостате при низких температурах (4-300 К) является первым низкотемпера-

турным SNOM, разработанным и построенным в России (1997 г.) и на то время одной из нескольких низкотемпературных систем SNOM, известных в мире. При создании сканирующих головок оптоволоконных SNOM автором были учтен и использован существовавший в мире опыт конструирования прецизионных механических систем SPM (Scanning Probe Microscopy - микроскопия сканирующего зонда) и низкотемпературных устройств точной механики, что привело к созданию надежных, простых в изготовлении и удобных в работе устройств. Точность позиционирования сканирующей иглы по отношению к образцу поддерживалась в этих системах на уровне единиц нм, что приближается к точности лучших на то время систем STM и AFM (туйнельной и атомно-силовой микроскопии) созданных специально для достижения атомарного разрешения. Поле сканирования 10x10 мкм тем не менее оказалось достаточно велико для получения изображений с пространственным оптическим разрешением до 70 нм, определяемым отверстием на игле, (типичное значение 100 нм), измеренным на длине волны 800 нм. Практическая ценность этой части работы состоит в возможности применения описанных приборов для микрдс&опин и спектроскопии объектов на поверхности твердого тела (полупроводниковых структур, одиночных молекул, биологических объектов) в видимом диапазоне спектра с пространственным разрешением, значительно меньшим длины световой волны.

Разработанный соискателем в соавторстве с коллегами сканирующий микроскоп рассеяния ближним оптическим полем иглы (sSNOM) является в настоящее время одной из немногих систем такого рода, построенных в мире. Насколько нам известно, в России такая методика не развивается вовсе. Продемонстрированная способность прибора получать изображения поверхности с пространственным разрешением до 40 нм на длине волны 10 мкм (Л/250) представляет практическую ценность с точки зрения применения метода в диагностике микроэлектронных структур (получение карты локального значения ди-

электрической проницаемости поверхности) и в исследованиях возбуждаемых внешним излучением электромагнитных поверхностных волн.

'■■Разрешение тонкой структуры линии в спектре одиночной квантовой точки, выделенной из массива высокой концентрации (до 500 мкм"2) является одним из первых в мире наблюдений спектра фотолюминесценции одиночной квантовой точки при низкой температуре. Практическая ценность полученных ре' зультатов состоит в демонстрации возможности преодолеть с помощью БЖ)М Неоднородное уширение линии фотолюминесценции в массиве самоорганизованных квантовых точек (характерная ширина пика ~50 мВ) и наблюдать сдвиги спектральных пиков одиночных точек (характерная ширина пика ~1 мВ). ■■ Практическая ценность бЗЖЖ продемонстрирована путем изображения амплитуды и фазы рассеяния иглы над поверхностью скола кремниевого тран-• зистора. На изображении хорошо различимы слои различных использованных при изготовлении структуры материалов (81, БЮг, ТШ, 1181, 11). Дос-

тигнутое на рабочей длине волны использованного СОг лазера ~10 мкм (удобной отсутствием резонансных особенностей в спектрах указанных материалов) пространственное разрешение достигает 30-40 нм.

¡Практическая ценность работы состоит также в измерении параметров самого БЫОМ, существенных при конструировании приборов такого рода. Измерена температура в области взаимодействия образца со светом, имеющей размер ~100 нм, определяемый апертурой на острие иглы. Показано, что даже при мощности ~50 мВт, вводимой в оптоволокно с противоположной стороны (при которой происходит разрушение металлического покрытия на игле) заметного перегрева образца не происходит. Измерена зависимость резонансной частоты и добротности оптоволоконной иглы от температуры.

1.4 Основные положения, выносимые на защиту

1. Сконструированы и изготовлены приборы, предназначенные для сканирующей оптической микроскопии/спектроскопии поверхности твердого тела,

которые обеспечивают пространственное оптическое разрешение, много меньшее длины волны. Качество обратной связи в разработанных приборах позволяет поддерживать расстояние игла-образец с точностью до долей нанометра. Продемонстрирована возможность количественного измерения амплитуды и фазы диэлектрической проницаемости поверхности, а также амплитуды и фазы локального электромагнитного поля в области размером порядка радиуса закругления иглы (2-50 нм) независимо от рабочей длины волны (400 нм- ] 2 мкм).

2. Получены карты распределения интенсивности фотолюминесценции в структурах, содержащих двумерную квантовую яму СаАз/А^Оа^Аз. Показано, что данный оптический эксперимент с пространственным разрешением 100 нм на длине волны около 800 нм является прямым наблюдением явлений переноса, обусловленных в основном диффузией возбужденных носителей вдоль слоя квантовой ямы.

3. Облучение полупроводникового образца оптоволоконной иглой БЫОМ не приводит к заметному нагреву образца при рабочих температурах от комнатной до гелиевых.

4. Температура микрокантилевера в вакуумированном низкотемпературном АРМ/Б>ГОМ определяется в основном лишь температурой основания канти-левера и не зависит от температуры образца.

5. Возможна спектроскопия люминесценции при гелиевой температуре одиночной квантовой точки 1пР, выделенной иглой БЫ ОМ из ансамбля самоорганизованных квантовых точек высокой концентрации (500 шт/мкм2).

6. Показано, что методика вБКОМ (сканирующая микроскопия ближнеполь-ного рассеяния иглой) позволяет уверенно распознавать на изображении скола полупроводниковых (Б^ транзисторных структур не только различные материалы (81, БЮ2, Т181, 51Ы, Т1М, ТО, отличающиеся друг от друга диэлектрической проницаемостью, но и области кремния с различным уровнем легирования.

7. С помощью sSNOM получена карта распределения амплитуды/фазы напряженности локального приповерхностного поля в бегущей фонон-поляритонной волне, возбуждаемой на поверхности SiC электромагнитным излучением на длине волны 10-11 мкм, соответствующей решеточному резонансу SiC. Показано, что на этих частотах возбуждение поверхностной поля-ритонной волны может быть удовлетворительно описано решением волнового уравнения путем интегрирования функции Грина.

1.5 Апробация работы

Результаты, вошедшие в диссертационную работу, докладывались и обсуждались на: международных конференциях и симпозиумах NFO-4 (Jerusalem, Near-field Optics 1997), NFO-7 (Rochester, Near-field Optics 2002), NFO-8 (Seoul, Near^fícld Optics 2005), симпозиумах «Полупроводники-97» (Москва, III Всероссийская конференция по физике полупроводников, ФИАН), «Зондовая микроскопия»; (Нижний Новгород, 1998), «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 2006), «NanoScale» (Braunschweig, 2004), «Optical Properties of Nanocrystals» (2002, Snowmass Willage), «Nano-photonics» (1st German-Japanese symposium on spatially resolved spectroscopy and fabrication of nanostructures for nano-atom photonics. Berlin, March 17-19, 2003), Symposium NN Scanning Probe Microscopy in Materials Research, 2005. Кроме того, результаты диссертации докладывались и обсуждались неоднократно на семинарах кафедры квантовой электроники (бывш. квантовой радиофизики) физического факультета МГУ, Института спектроскопии РАН, Института общей физики РАН.

Основное содержание работы опубликовано в 20 научных статьях в ведущих отечественных и зарубежных реферируемых научных журналах.

Работа выполнялась в Институте теоретической и экспериментальной физики (ФГУП ГНЦ РФ ИТЭФ) в тесном сотрудничестве с физическим факультетом МГУ им. МЛ.Ломоносова, Институтом общей физики им. А. М. Прохорова РАН, факультетом экспериментальной физики Вюрцбургского университета

(Германия), федеральным метрологическим центром Германии РТВ в Браун-швейге и институтом биохимии общества Макса Планка в Мюнхене (Германия).

1.6 Структура диссертация

Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения. 2. Основное содержание диссертации

Во введении изложены физические принципы, лежащие в основе обсуждаемой методики. Раздел содержит также анализ опубликованных к настоящему времени результатов, обсуждение возможностей методики и мотивацию выбора соискателем круга задач, решение которых представляет интерес.

Глава 1. Конструкции апертурных БРЮМ — приборов с заданием рабочей области отверстием на игле

В главе описывается конструкция сканирующей головки 8Ж)М, в которой

оптическое пространственное разрешение задается размером и формой отверстия в (непрозрачном) металлическом покрытии иглы, расположенного на са-

Рис. 1. Схематическое изображение сканирующей иглы SNOM, изготовленной из заостренного конца световода путем нанесения на острие металлического покрытия [Pohl et.al. (1984), Lewis et.al.(l 983)].

На основе известного к началу проектирования описываемого SNOM принципа (оптическое взаимодействие игла-образец задается отверстием на кончике иглы - обратная связь по высоте основана на предложенном Бетцигом физическом механизме shear-force — Рис. 2), автором была разработана и изготовлена

100 rim

оригинальная сканирующая головка БЫОМ. Сканирующая игла в этой системе совершает под действием дополнительного пьезоэлемента вынужденные из-гибные колебания малой (1-20 нм) амплитуды, и обратная связь по высоте отслеживает уменьшение амплитуды колебаний; обусловленное влиянием поверхности. Игла расположена в фокусе вспомогательного лазера, и в процессе изгибных колебаний перекрывает большую или меньшую часть его луча.

В работе описаны найденные автором при разработке сканирующих головок технические решения, мотивированные анализом условий экспериментов, для которых они предназначены и специфики изготовления/использования в российских исследовательских лабораториях. В работе также приведена мотивация выбора компонентов и материалов. В частности, выбор в качестве основного материала титана позволил снизить чувствительность описываемых сканирующих систем к внешним вибрациям и температурным изменениям.

Рис. 2. Принцип работы вибрационного датчика обратной связи, основанного на демпфировании вынужденных изгибных резонансных колебаний иглы по мере приближения к образцу [Betzig et.al. (1992)]. Доля перетяжки фокуса лазерного луча, затеняемая иглой, меняется за счет поперечных колебаний иглы. Лежащая в основе принципа зависимость квадратуры вибрации от положения иглы измерена автором применительно к описываемой в диссертации системе с помощью электронного блока СКАН-10.

Общий вид разработанного SNOM для работы при комнатной температуре приведен на Рис. 3. Расположение иглы в фокусе лазерного луча системы обратной связи обусловило ее неподвижность в отношении организации скани-

рования: сканирование поверхности обеспечивается перемещением образца. С этой целью образец закреплен на конце пьезотрубки, изгиб которой под действием приложенных к ней напряжений обеспечивает сканирование в плоскости образца, а удлинение — поддержание степени касания образец-игла под контролем обратной связи. Ручное позиционирование образца (выбор на поверхности области для сканирования, осуществляемый, как правило, под визуальным контролем через оптический микроскоп) производится путем качания сканирующей трубки вокруг центра в ее нижней части, задаваемого шариком, под действием винтов.

Рис. 3. Общий вид SNOM, предназначенного для сканирования поверхности заостренным оптоволокном при комнатной температуре в режиме обратной связи shear-force (вид сверху).

В конструкции сканирующих головок автором были использованы известные к тому времени принципы конструирования сверхточной механики. Все перемещения юстировочных винтов передаются на приводимые ими в движе-

ние части не непосредственно, а через рычаги. Использование рычагов позволяет не только уменьшить в заданное число раз передаваемое осевое перемещение винта, шаг резьбы которого не может быть сделан бесконечно тонким, но и подавляет ошибки, обусловленные грубостью профиля реальной резьбы и несоосностью контактной точки на острие винта..

Конструкция БЖЭМ, предназначенная для работы в оптическом криостате, изготовленном в Институте физики твердого тела РАН (нос. Черноголовка) при температурах от 300 до 4.2 К, также'описана в этой главе: Принцип устройства сканирующего узла с возможностью грубого (ручного) позиционирования образца представлен на Рис. 4, а его фотография на Рис. 5. Малый диаметр узла позволил создать на его основе вставку (Рис. 6) предназначенную для работы в гелиевом криостате с диаметром шахты 30 мм. Уровень нормальных шумов в топографическом изображении не превышает 1 нм, о чем свидетельствует гладкое изображение решетки на поверхности полупроводника (Рис.7).

Рис. 4. Конструкция узла сканирования и грубого позиционирования образца в описанном ¿КОМ. Грубое позиционирование (ручной поиск точки на образце) производится путем качания пьсзот-рубки вокруг точки закрепления ее основания с помощью юстировочных винтов.

Рис. 5. Сканирующий узел низкотемпературной вставки БЫОМ.

Рис. б. Общий вид низкотемпературной

вставки 51МОМ для работы в гелиевом Рис- 7- Топографическое изображение массива оптическом криостате, произведенном в квантовых нитей шириной 500 нм, полученное Институте физики твердого тела (пос. пУтем сканирования заостренным оптоволокном Черноголовка Московской обл.). в Режиме вибрационной обратной связи. Размер

растра сканирования ] 0x10 мкм.

Рис. 8. Топографическое изображение решетки, полученное путем сканирования образца ваЛв, на котором путем сухого травления сформированы полосы с периодом 1 мкм. Изображения получены при различных температурах (ЗООК, 97К, 70К и 14К) при неизменном размахе напряжения, управляющего сканирующей пьезотрубкой. Размах напряжения соответствует размеру поля 7x7 мкм при комнатной температуре.

Полученные с помощью низкотемпературной вставки БЖ)М изображения решетки с шагом 1 мкм, сформированной на поверхности полупроводникового образца (ОаАв) приведены на Рис. 8. Эти изображения были использованы для определения зависимости ширины поля сканирования от температуры (Рис. 9).

Скорость сканирования (мкм/с) была установлена в экспериментах одинаковой, и на рисунках видно ухудшение качества обратной связи с понижением температуры. Причина этого была найдена в повышении добротности оптоволоконной иглы как колебательной системы. На Рис. 10 приводится измеренная зависимость резонансной частоты и добротности волоконной иглы от температуры. Повышение добротности при низких температурах является злом с точки зрения работы вибрационной обратной связи, поскольку степень «касания» иг-

лой образца определяется амплитудой (синфазной квадратурой амплитуды) вынужденных колебаний иглы, а при изменении степени контакта игла-образец эта амплитуда начинает адекватно отражать изменившиеся условия колебаний только после совершения иглой около 0 колебаний. Проблема понижения механической добротности иглы решена в работе созданием электронной схемы предусилителя с электронной коррекцией эффективной добротности электромеханической системы игла+предусииителъ, охваченной обратной связью.

Е тЗ

се р

(О

Temperature, К

Рис. 9. Температурная зависимость ширины растра сканирования пьезотрубки SNOM.

9600

,9400-

Честит» махсюлги аьгатуоы —*bcwta ачшытуды 0 707 (икжниО Частота аыплмтчзы 0.707 <»ерхнАЖ>

80

100 120 140 Температура, К

160

а

юоо 800 600 400 200 о

■ Вьршслеяо по относкгельвой шкркнс полосы

X if

•Ч;

80

100 120 140 160 Температура, К

180

Рис. 10. Температурная зависимость резонансной частоты иглы (слева) и вычисленная па сс основе добротность (справа). Сплошными линиями на левом рисунке обозначены измеренные «границы резонансного пика» — частоты, при которых сдвиг фазы колебаний составляет 45°, а амплитуда равна 71 % от максимальной амплитуды в резонансе.

Отмеченный выше недостаток сканирующей низкотемпературной системы — уменьшение размера растра сканирования до 5 раз при понижении температуры от комнатной до гелиевой — представляет очевидное неудобство. Это уменьшение обусловлено температурной зависимостью пьезомодуля {¡31<Т) керамики и является неизбежным злом, поскольку при Т—>0 все температурные коэффициенты стремятся к нулю.

"-1 _ ет луч вспомогательного лазера ЦЭ. Изгибные ко-

лебания кантилевера приводят к изменению поло-„ ,, _ „ жения отраженного зайчика на 4-сегментном фото-

Рис. 11. Принцип устройства ком- ^ да др Выходащее из поверхносТи кангалевера бинированного сканирующего ближ- т[)в иглы и7яучевял фокусируется системой

пеполыюго/конфокального микро- ^ _ лельный к. скопа.

Данная проблема была преодолена при разработке другой системы, основанной на предложенном Фрайманом, Вегером и Линау размещении пьезоска-нера в теплой зоне вакуумированного гелиевого криостата. Принцип устройства разработанной сканирующей системы иллюстрирует Рис. 11. Холодным в этой системе является только «холодный палец» — узел, через который под

контролем электроники, стабилизирующей температуру, прокачивается гелий

■ > ■

из транспортного дюара. На верхней части этого узла приклеивается (прижимается) исследуемый образец. Механические подвижки поступательного перемещения, приводимые в движение шаговыми моторами, обеспечивают позиционирование холодного узла в камере криостата в пределах 4 мм по всем трем осям. Точное сканирование в описываемой системе осуществляется коммерче-

ски доступным пьезосканером (Piezosysteme Jena) с обратной связью по положению. Область взаимодействия образца со светом задается в этой системе отверстием на игле кантилевера (Nanosensors GmbH), подобного промышленно производимым кантилеверам AFM. Чтобы сделать систему универсальной, узел крепления кантилевера SNOM сделан механически совместимым с объективом традиционного микроскопа Zeiss по установочной резьбе и рабочему отрезку. Ход лучей в «объективе» SNOM изображен на Рис. 12. Прошедшее через отверстие на игле излучение, выходя из обратной стороны кантилевера, собирается и превращается в параллельный пучок двухзеркапьным объективом, собранным по стандартной схеме. Использование зеркальной оптики делает «объектив SNOM» независимым от рабочей длины волны. Затем этот пучок фокусируется на торец оптоволокна, через которое излучение вводится в систему извне и выводится из криостата наружу. Разделение лучей накачки и рассеянного сигнала позволяет разместить необходимые фильтры отдельно в каждом плече. Рабочий диапазон длин волн, в котором предполагалось преимущественное использование сканирующей системы, лежит в ближней ИК области. Обратная связь, поддерживающая расстояние игла-образец, основана на традиционном для AFM измерении амплитуды вынужденных изгибных колебаний кантилевера по отклонению отраженного кантилевером луча вспомогательного лазера. Уровень шумов такого датчика позволяет уверенно детектировать вибрации иглы с амплитудой менее долей нанометра.

Внешний вид «объектива SNOM» приведен на Рис. 13. Приведение иглы кантилевера в фокус зеркального (дальнепольного) объектива после смены иглы производится точной механикой с использованием рычагов, отгибаемых регулировочными винтами.

Механическое качество разработанной системы на основе кантилевера SNOM иллюстрирует Рис. 14. На нем приведено изображение массива квантовых точек высотой 2.5-3.5 нм на поверхности подложки (слой барьерного полупроводника, покрывающий квантовые точки, на данном образце не наносился).

Рис. 13. Внешний вид сканирующей головки SNOM, оптическое разрешение которой определяется специальным кантилевером SNOM (Nanosensors GmbH). На врезке показано расположение кантилевера в лазерном луче контроля вибрации. Фотодиод датчика вибрации на рисунке не показан.

Рис. 14. Изображение массива квантовых точек на полупроводниковой подложке. Уровень шума в топографическом изображении поверхности составляет 0.3 им. Видны атомарные террасы на поверхности подложки. Изображение получено К.Даль-Савио при непосредственном участии автора.

В работе исследована пространственная стабильность созданной системы грубого и точного позиционирования образца. Продемонстрирована высокая долговременная (менее 2 мкм за трое суток) и температурная (1-2 мкм при перестройке по температуре 10-40К) стабильность разработанной системы.

При изучении особенностей созданной сканирующей системы измерена температура кантилевера, В работе показано, что .перенос тепла к кантилеверу от стенок криостата за счет остаточных молекул газа в криостате пренебрежимо мал при рабочем давлении 10"6 Topp. Показано также, что мощность теплопод-вода за счет термического излучения как минимум на порядок ниже мощности теплоподвода за счет теплопроводности кантилевера. Сравнение измеренной

температурной зависимости резонансной частоты с кривой, построенной на основе опубликованных зависимостей термического расширения и модуля Юнга для кремния (см. Рис. 15) заставляет сделать вывод, что температура кантиле-

вера в системе значительно выше температуры образца.

Рис. 15. (а) Зависимость измеренных сдвига резонансной частоты кантилевера (на левом рисунке — вверху, на правом рисунке - открытые кружки) и добротности кантилевера от температуры образца, (б) Предсказываемые на основе известной температурной зависимости модуля Юнга частотные сдвиги (сплошная линия). Несовпадение температурного сдвига на порядок величины свидетельствует о том, что температура кантилевера в системе практически не изменяется при охлаждении образца.

Рис. 16. Изображение отверстия размером 2x2 мкм в металлической маске (Аи) на полупроводниковом тестовом образце, полученное в режиме оптического сканирующего конфокального микроскопа. Размер растра сканирования 8x8 мкм.

В работе показано, что разработанная система легко трансформируется в сканирующий конфокальный микроскоп путем смены объектива. Пространст-

венное оптическое разрешение на длине волны 1064 нм в этом случае оказывается 650-700 нм (Рис. 16), что соответствует светосиле использованного объектива.

Рис. 17. Набор карт (а) интенсивности фотолюминесценции при температуре 50 К поверхности образца, содержащего квантовые точки. Каждый растр соответствует области 2x2 мкм. Яркость отражает сечение спектра (пример спектра приведен на части (б) рисунка) в полосе частот шириной около 1 мВ от 1.140 эВ (растр слева вверху) до 1.115 мэВ (справа внизу). л

Как показано Вадасковичем и др., чувствительность волоконного SNOM крайне мала (до 10"6) по отношению к традиционным оптическим методам (micro-PL). В области ближнего и среднего ИК-диапазона применение кремниевых детекторов и фотоумножителей ограничено, и чувствительность доступных детекторов оставляет желать лучшего. Продемонстрировано, что в случае, когда концентрация объектов на поверхности это позволяет, применение традиционного объектива безусловно предпочтительно. Карта поверхности образца, содержащего квантовые точки, чей пик фотолюминесценции находится в ближнем ИК-диапазоне, приведена на Рис. 17. Спектры фотолюминесценции, возбуждаемой излучением на длине волны 1064 нм, записывались в каждой точке растра фурье-спектрометром (Bruker, GmbH), имеющим ИК-приемник с азотным охлаждением. Работа спектрометра и сканирование поверхности под управлением отдельной электроники (SIS GmbH) были синхронизованы электрически. Растровая запись последовательности регистрируемых спектров была организована под управлением программы, написанной соискателем, которая посылала программе накопления спектрометром Bruker управляющие команды

и принимала накопленные спектральные данные по каналу, обеспечиваемому файлообразным объектом pipe операционной системы Windows2000.

В работе была решена задача измерения температуры области образца, с которой оптоволоконный зонд собирает сигнал фотолюминесценции. Несмотря на явный перегрев иглы при высоких (10-100 мВт) вводимых в волокно мощностях накачки, о котором свидетельствует разрушение металлического (алюминиевого) покрытия иглы в области далее 100-500 мкм от острия, мощность излучения, непосредственно воздействующего на образец, оказывается весьма низка. Это происходит в силу отмеченного Валасковичем и др. низкого значения полного пропускания заостренной оптоволоконной иглы SNOM (порядка ЮМО"6).

Рис. 18. Спектры фотолюминесценции образца, содержащего одиночную квантовую яму СаАз/А1,Оа1.кА8, записанные с помощью оптоволоконного БГГОМ при различных уровнях мощности накачки.

Было обнаружено, что спектр фотолюминесценции квантового слоя ОаАэ в матрице А1хСа|.хАз (см. Рис. 18) имеет «хвост» в области энергий выше экси-тонного пика, форма которого отлично описывается экспоненциальной зависимостью. Полученный из этой зависимости показатель экспоненты непосредственно может быть использован в качестве температуры. Как показано в работе, плотность состояний носителей в двумерном квантовом слое равна константе в области энергий выше начала зоны, и таким образом не искажает наблюдаемое распределение вероятности испускания фотона при рекомбинации электронно-

дырочной пары (экситона). Уровень Ферми для носителей расположен далеко

от края соответствующих зон, поэтому использование вместо распределения Ферми распределения Больцмана вполне оправдано. Как показали проведенные измерения, точность эксперимента не позволяет обнаружить хоть сколько-нибудь заметное (10°С) увеличение температуры образца при любых разумных (до 100 мВт, сфокусированных на противоположный игле конец волокна) мощностях накачки.

Аналогичные измерения были проведены при низких температурах образца (до 15К) и также не показали заметного нагрева люминесцентно-активной области образца, определяемой отверстием на игле.

Глава 2. Экспериментальные применения БГЧОМ, использующего заостренные оптоволоконные иглы

С помощью описанного в главе 1 БЫОМ на основе заостренного оптоволокна нами были исследованы образцы, содержащие слой с квантовой ямой СаАв толщиной 10.6 нм, окруженный слоями Alo.42Gao.5eAs толщиной 25-30 нм. Путем травления с использованием электронной литографии на поверхности образца были сформированы микроструктуры - полосы шириной от 0.5 до 5 мкм. Топографическое изображение одной из исследуемых структур приведено на Рис. 19.

Рис. 19. Топографическое изображение (слева) участка поверхности Реактивных (содержащий квантовый слой СаАя толщиной Юнм) полос шириной 2 мкм и расстоянием между ними 2 мкм. Радиус острия 0.7 мкм. Серая шкала соответствует 160 нм по вертикали, размер растра сканирования 8 мкм (поперек полос) х 4.6 мкм (вдоль полос). Справа: эволюция спектра фотолюминесценции при сканировании поперек полос.

Одновременно с топографическим изображением в эксперименте записывались спектры фотолюминесценции, сигнал которой собирался иглой БМОМ и подавался в решеточный спектрометр с охлаждаемой жидким азотом ПЗС-матрицей на выходе.

Рис. 20. Экспериментально наблюдаемое (слева) и теоретически ожидаемое (справа) распределение интенсивности пика фотолюминесценции квантового слоя при сканировании в направлении поперек полосы, содержащей этот квантовый слой. Вычисления проделаны с помощью программы, написанной Н.Гиппиусом.

Сечение полученных спектров по длине волны, соответствующей пику спектра люминесценции, приводится на Рис. 20. На рисунке видно, что на границе сформированной структуры интенсивность фотолюминесценции низка и постепенно нарастает по мере удаления от края полосы к середине. Рисунок содержит результаты сканирования полос различной ширины. В работе показано, что наблюдаемое распределение хорошо описывается моделью, рассматривающей диффузию возбужденных носителей по слою, с дополнительным предположением высокой вероятности их безызлучательной гибели на границах. Проделанные расчеты показали, что модель удовлетворительно описывает наблюдаемое распределение при разумном выборе параметров, характеризующих подвижность и время жизни носителей в слое.

Выделение отдельной квантовой точки иглой БЫОМ было осуществлено нами на образце, содержащем самоорганизованные квантовые точки (БА СЮ). Концентрация квантовых точек на поверхности образца достигала 500 шт/мм2. Эксперимент, схема которого приведена на Рис. 21, выполнялся при низкой температуре в оптическом криостате.

Рис. 21. Слева: схема эксперимента по регистрации спектров отдельных квантовых точек в массиве высокой концентрации на поверхности образца. Справа: Спектры фотолюминесценции записанные в дальней зоне (игла далеко от поверхности) и в ближней зоне (игла в рабочем контакте с поверхностью).

В эксперименте при температуре 10 К было продемонстрировано изменение регистрируемого спектра по мере приближения иглы к образцу от колокола со спектральной шириной -50 мВ, характерной для спектров, регистрируемых традиционными оптическими методами (игла далеко от образца), к набору отдельных линий со спектральной шириной ~1 мВ, ограниченной возможностями использованной комбинации монохроматор/детектор (игла касается образца в рабочем режиме ЗЫОМ). Наблюдение острых пиков в спектре (ширина которых ограничена возможностями монохроматора) свидетельствует о регистрации именно отдельных квантовых точек (Рис. 22), выделенных иглой на поверхности образца из тысяч подобных.

В данном эксперименте мы отказались от доставки к образцу излучения накачки через оптоволокно. Эффективность такой передачи крайне низка, а использование иглы БКОМ для локального возбуждения образца лишено в данном случае смысла, поскольку возбужденные в слое барьерного полупроводника носители до захвата квантовыми точками все равно будут разбегаться по образцу за счет диффузии на несколько микрон. Пространственное разрешение,

определяемое отверстием на игле, может быть в данном эксперименте оценено в 100 нм. Следует отметить, что пространственное разрешение в данном эксперименте и не должно было оказаться рекордно высоким, поскольку слой квантовых точек в ходе стандартной процедуры роста закрыт слоем полупроводника толщиной 30-50 нм.

(с)

(Ъ)

3 „;

А]

^ !

^ -Г

Рир. 22. Спектры фотолюминесценции массива квантовых точек (а) регистрируемые при сканировании вдоль поверхности образца, записанные в режиме ближнего поля иглы .БМОМ. Длина строки сканирования 2мкм. Отдельные спектры в указанных точках строки (Ъ) и сечение профиля интенсивности в пространственном направлении (с) демонстрирующее пространственное разрешение иглы. Температура образца 10К. Спектры получены Г.Гуттроффом на построенном автором низкотемпературном БТ^ОМ.

. Сдвиг положения электронных уровней в различных экземплярах квантовых точек в основном обусловлен размерным квантованием, которое для потенциального ящика бесконечной глубины описывается выражением

2 тЬ1,

где т * - эффективная масса носителей, Ь} - размер ящика квантования (квантовой точки) по пространственному направлению j и п — номер моды. Разумеется, точное решение уравнения Шредингера для экситона, запертого в яме конечной

глубины с учетом взаимодействия электрона и дырки (в том числе через среду барьерного слоя) отличается от приведенного, но тем не менее вариации толщины (~3нм) квантовой точки на один монослой без сомнения дают значительно больший вклад в энергетический сдвиг, чем вариации ее диаметра (20 нм).

ные величины порядка нескольких мВ, что обусловлено разбросом в диаметре квантовых точек, равным приблизительно 20 нм (это видно из изображений даваемых просвечивающим электронным микроскопом, ТЕМ), и ~40-50 мВ что обусловлено разбросом в толщине квантовых точек, примерно равной Знм.

Показано, что применение SNOM в данном случае значительно удобнее ТЕМ, поскольку не требует проведения трудоемкой процедуры полировки скола образца.

Глава 3. Безапсртурныи интерференционный микроскоп рассеяния ближним оптическим полем иглы (s-SNOM, SNIM)

Физический принцип, лежащий в основе безапертурного микроскопа рассеяния (предложен по-видимому Викрамасинхом в 1992 г.), иллюстрируется Рис. 23. Игла с известной диэлектрической проницаемостью совершает над поверхностью колебания (что типично для AFM, работающего в вибрационном режиме обратной связи dynamic mode, называемом tapping mode при большой амплитуде колебаний). В игле под действием локального электромагнитного поля наводится поляризация вещества. Как получено Ми (1907 г.), отмечено Викрамасинхом (1993 г.) и используется Кайлманном (1997-2006 гг.), поляризуемость сферы, моделирующей иглу, для различных поляризаций света описывается в присутствии поверхности выражениями

Обнаруженный в экспериментах разброс положения пиков имеет характср-

для(Е± ):

для(£|):

«д-р

(3.1)

16л- (z + a)

где

а = W £' -с,+2 с,

Здесь я-радиус иглы, г - расстояние игла-поверхность и £, — диэлектрические проницаемости иглы е„ образца е, и окружающей среды (вакуума) ¿¡. Эти выражения описывают поляризуемость [диэлектрической] сферы в длинноволновом приближении и ее взаимодействие со своим зарядовым изображением в поверхности. Рассчитанные по этой формуле для нормальной поляризации поля амплитуды рассеянного излучения приведены на Рис. 24.

Рис. 23. Принцип работы безапертурного микроскопа рассеяния ближним полем иглы. Локальное поле возбуждает электромагнитные колебания в игле (их амплитуда и фаза зависят от близости и свойств поверхности), а это приводит к рассеянию иглой в пространство волны, которая может быть зарегистрирована детектором.

Точный вид формул не так важен (в любом случае он зависит от формы и размера иглы), но важна сильная нелинейность зависимости амплитуды рассеянной иглой волны от расстояния между иглой и поверхностью. В итоге амплитуду рассеянного иглой поля можно записать как

отметив, что амплитуда рассеянного сигнала пропорциональна локальному полю в области иглы и некой нелинейной функции от г, зависящей от диэлектрической проницаемости иглы и образца.

Рассчитанная по (3.1) зависимость дипольной поляризуемости (амплитуды рассеяния) сферы, взаимодействующей со своим дипольным «отражением» от расстояния до поверхности приведена на Рис. 24. При совершении сферой ко-лесинусоидальных колебаний нормально к поверхности рассчитанная зависимость поляризуемости от времени изображена на Рис. 25.

'/ос

(3.2)

ji 2 0OE-O22

i

I j

Д.И платиною* сферической dt .ты радиусом 20 им

100 200 300 400 Расстояние игла-образец, нм

(а)

Рис. 24. Лмшштуда рассеянного иглой излучения (а) в зависимости от расстояния игла-поверхность. Зависимость амплитуды (б) рассеянного иглой излучения от времени (жирная линия, левая шкала) при синусоидальном колебании иглы (тонкая линия, правая шкала). Предполагается что игла в нижней точке траектории касается поверхности.

Как легко предположить, амплитуда поля, рассеянного крошечным кончиком иглы, исчезающе мала на фоне остальных рассеянных в эксперименте полей, и надежно детектировать ее можно лишь ценой специальных усилий. Для этого в дополнение к гомодинированию (гетеродинированию) рассеянного излучения на частоте накачки (исходного лазерного луча) с помощью интерферометра (см. Рис. 25, Рис. 26) применяется дополнительно выделение компоненты тока детектора на выходе интерферометра, соответствующей высшим гармоникам частоты механических колебаний иглы. Все изменения амплитуды/фазы рассеянного излучения в системе линейны по отношению к положению иглы, кроме зависимости ближнепольного рассеяния от высоты иглы над поверхностью (Рис. 24), и это позволяет выделить слабый сигнал ближнепольного рассеяния. Как видно из экспериментально полученных данных, представленных на Рис. 27, в отсутствие образца этот сигнал обращается в ноль.

При создании совместно с коллегами сканирующей головки (см. Рис. 28) на основе заводского сканера (PI GmbH), обеспечивающего размер растра до 100x100 мкм автором был разработан новый узел размещения кантилевера sSNOM в фокусе рабочего (когерентного) луча. Этот узел (Рис. 30) был сделан съемным для облегчения замены образца и иглы в системе, и обеспечивает оптический доступ к игле со всех мыслимых направлений.

Detector, beating at

• ••

Рис. 25. Оптическое гетеродинирование рассеянного сигнала с использованием акусто-оптического модулятора. Схема эксперимента используется Кайлманном и Хилленбрандом в видимом диапазоне.

лазер

детектор

Рассеянный

т> ооразец

Рис. 26. Оптическое гомодинирование рассеянного сигнала в интерферометре Майкельсо-на. BS (beamsplitter) - главное светоделитсльное зеркало интерферометра. Данная схема установки используется Кайлманном и Хилленбрандом в видимом и среднем ИК-диапазоне.

Рабочий луч, пришедший из интерферометра, фокусируется зеркалом на иглу кантилевера, и тем же зеркалом рассеянное иглой излучение затем собирается обратно в интерферометр. Обратная связь основана на измерении амплитуды вынужденных изгибных колебаний кантилевера с помощью луча дополнительного лазера, как это обычно делается в AFM.

Координата Z образца, нм

■г.

Рис. 27. Измеренная амплитуда механических колебаний иглы при подводе (точнее - ее синфазная квадратура) и записанные одновременно амплитуда и фаза вариаций сигнала детектора на выходе интерферометра на второй гармонике частоты колебаний иглы при подводе 14 иглы к поверхности БЮ.

Рис. 28. Общий вид сканирующей головки микроскопа рассеяния ближнего оптического поля. Юстировка положения зеркала, фокусирующего рабочий луч на иглу, сделана тоже пьезоэлектрической (Хилленбранд).

•-. Лепкало гЬгжл'сипопки пабочего тгча

Рис. 29. Узел возбуждения и контроля колебаний иглы головки микроскопа рассеяния ближнего оптического поля. Отклонение отражения вспомогательного луча от кантилевера регистрируется по традиционной схеме на 4-сегментном фотодиоде. На рисунке видно зеркало, фокусирующее рабочий лазерный луч (приходит справа снизу) на иглу бБМОМ. Детали, обеспечивающие крепление деталей и целостность узла, па рисунке не показаны.

Рис. 30. Изображение молекул ДНК на слюде. Уровень нормальных шумов в изображении слюды (ширина пика на гистограмме высот) не превышает 0.2 нм. Водяное охлаждение лазера и модулятора (источник неустранимой вибрации на оптическом столе) включено. Размер растра сканирования 500x500 нм.

Легкость и жесткость конструкции разработанной сканирующей головки

бЗЫОМ обеспечили малую чувствительность прибора к внешним вибрациям.

что демонстрируется успешным сканированием молекулы ДНК на слюде. Долговременная механическая стабильность прибора демонстрируется изображениями массива золотых дисков диаметром 120 нм, полученными с интервалом в 17 часов. В этих изображениях не наблюдается ни заметного сдвига поверхности образца по отношению к игле, ни ухода иглы из фокуса рабочего луча.

Глава 4. Изображение пространственного распределения диэлектрической проницаемости поверхности с помощью

Как видно из выражения (3.2), амплитуда ближнепольной компоненты рассеяния иглой пропорциональна нелинейной функции от с8 - диэлектрической проницаемости поверхности. В работе было получено изображение массива димеров металлических (Аи) дисков диаметром 120-150 нм на диэлектрической (кварц) подложке. Такие структуры представляют интерес в связи с ожидаемой «фокусировкой» электромагнитного поля в щели между дисками, когда расстояние между ними стремится к нулю. Как ожидается, сечение поглощения света определяется размером самих дисков (сотни нанометров), в то время как размер области локализации поля должен составлять несколько нанометров. Сигнал ближнепольной вариации рассеяния иглы на длине волны 633 нм изображен на Рис. 31.

Рис. 31. Изображение массива золотых дисков на кварце. Размер области сканирования 5x5 мкм. Рабочая длина волны 633 нм. Топография (а) амплитуда (б) и фаза (в) ближнепольной компоненты рассеяния, измеренной на третьей гармонике частоты вибрации иглы

Метод бБНОМ позволяет уверенно отличать на изображении металл, образующий исследуемые плазмон-активные наноструктуры от диэлектрика под-

ложки. Крупинки диэлектрика (предположительно остатки фоторезиста) не дают вклада в увеличение ближнепольного рассеяния, будучи расположены на диэлектрике подложки, и приводят к значительному (до 7 раз) увеличению амплитуды рассеяния при расположении на металлическом диске.

Следует отметить, что игла, представляющая собой пирамиду из кремния высотой 10 мкм с размером основания около 2x2 мкм, покрытая слоем металла (К) представляет весьма грубый инструмент для исследования распределения электромагнитного поля над плазмоп-активными наноструктурами размером , 100-150 нм. Возмущающее действие сканирующей иглы было уменьшено путем применения неметаллизированных игл. Показано, что ценой снижения уровня сигнала с такими иглами удается достичь несколько меньших искажений регистрируемого распределения поля над структурами.

В эксперименте, продемонстрирована принципиальная возможность сканирования металлических наноструктур с пространственным разрешением до .10 нм. Метод кБМОМ позволяет уверенно отличать на поверхности диэлектрик от металла. Тем не менее, автор вынужден признать, что инструментом количественного изучения данных наноструктур вБИОМ можно назвать с большой натяжкой: измерешюе распределение амплитуды рассеяния не позволяет установить однозначную связь со спектрами оптического поглощения массивом исследуемых наноструктур, так что изображение в величинах амплитуды/фазы третьей гармоники частоты колебаний иглы, по-видимому, не отражает непосредственно распределения полей, возбуждаемых внешним излучением в структурах в отсутствие иглы.

В работе были также получены изображения скола полупроводниковых транзисторов. На Рис. 32 представлены изображения скола, полученные растровой электронной микроскопией и микроскопом ближнего оптического поля. В Эксперименте были использованы металлизированные левсра бЗМОМ, изготавливаемые компанией ИТ-МОТ (Зеленоград, Москва).

Рис. 32. Область стока на сколе реального МДП-транзистора. Изображение в электронном микроскопе (а), топография АБМ (б), амплитуда (в) и фаза (г) ближнепольной компоненты на второй гармонике частоты вибрации иглы. Отлично различимы материалы структуры: 51, $¡02, Аи, "Л, БШ, Т11Ч. Поверхность пластины полупроводника на всех изображениях - справа, подложка соответственно слева. Рабочая длина волны 10.7 мкм. Размер вБЫОМ изображения около 12x9 мкм.

Пространственное разрешение бЭТТОМ в данном эксперименте составляет на длине волны 10.75 мкм около 30 нм, как видно на увеличенном фрагменте изображения (см. Рис. 33).

Рис. 33. Увеличенное изображение области стока (фаза ближнепольной компоненты рассеянного сигнала). Разделительный слой толщиной 10 нм изображается линией шириной 30 нм. Рабочая длина волны 10.7 мкм. Размер изображения — около 3.3x3 мкм.

1 2 Быстрая ось. мкм '

Показано, что измерения вЗМЭМ позволяют различать не только области разных материалов, но даже области кремния, отличающиеся друг от друга лишь уровнем легирования (см. Рис. 34).

Эта задача облегчается тем, что диэлектрическая проницаемость кремния на рабочей длине волны (—10 мкм) имеет действительное значение, в то время как «плазма» свободных носителей, концентрация которых определяется легированием, описывается мнимым числом, приближенно вычисляемым как:

£2

, где 01 =

4 лпе

так что даже малое вдменение диэлектрической проницаемости приводит к измеримому изменению фазы рассеянного сигнала.

Разумеется, амплитуда и фаза вариаций сигнала рассеяния на высших гармониках частоты колебаний иглы не пропорциональна непосредственно диэлектрической проницаемости образца. Измеряемый указанным образом сигнал зависит также от диэлектрической проницаемости и формы иглы, от амплитуды ее нормальных колебаний, от конфигурации электромагнитного поля вблизи поверхности. Тем не менее, не такой сложной задачей представляется калиб-

I

ровка прибора на образцах, имеющих известные значения диэлектрической проницаемости, так что количественное измерение таковой на неизвестном образце представляет собой скорее несложную техническую, чем достойную физико-математическую задачу.

/к V

00 02 0.4 0.6 0.» 1.0 1,2 Координата иглы адоль сечения, мкм

Рис. 34. Планарный рпр-транзистор. Изображение в электронном микроскопе (а), схема структуры с уровнями легирования (б), амплитуда (в) и фаза (г) ближнепольной компоненты на второй гармонике частоты вибрации иглы. Справа - сечение вБТГОМ изображений поперек области легирования (снизу вверх). Рабочая длина волны 10.7мкм. Размер области сканирования бЭТ^ОМ — около 10x15 мкм.

В главе продемонстрировано, что в5Ж)М является мощным методом количественного измерения электромагнитных параметров поверхности (комплекс-

ного значения диэлектрической проницаемости) с пространственным разрешением до 10 нм, определяемым размерами сканирующей иглы.

Глава 5. Визуализация надповерхностного электромагнитного поля с помощью 8-81ЧОМ

Описываемый в работе бБИОМ был успешно применен для исследования бегущих фонон-поляритонных волн на поверхности кристаллического БЮ. Частота фононных колебаний данного кристалла описывается частотами границ полосы остаточных лучей Уто=780-800 см"1 (в зависимости от кристаллического политипа и ориентации) и \>1х>=965-970 см'1. В эту частотную область попадает диапазон рабочих частот излучения выбранного нами 13С1602 лазера. Распространение электромагнитных волн в полярном кристалле описывается путем совместного решения уравнений Максвелла для поля и уравнений колебаний для атомов решетки. В частности, для кубического кристалла ЫаС1 решение известно в виде функции = Еь^^е^'1"**^"^ где,/'е {х,>>,2}. В области частот остаточных лучей распространение незатухающей волны в объемной среде невозможно, однако существует решение в виде поверхностных волн. Собственные значения описываются выражениями:

с ^£г + £ш(а>)

II еш с у1еш(в})+£, ~ 1---1 , .

где частотная зависимость диэлектрической проницаемости кристалла выражается через экспериментально измеряемые параметры как

Несовпадение волнового вектора поверхностной поляритонной волны с волновым вектором света в вакууме означает невозможность эффективного возбуждения бегущей поверхностной волны путем прямого освещения образца при любых частотах и углах падения. Это же касается и возможности регистрации бегущей по поверхности кристалла поляритонной волны прибором извне. Тем не менее, данный запрет касается лишь бесконечного образца и бесконечного пятна фокуса внешнего излучения. Он может быть преодолен наличием точечных особенностей или резких скачков электромагнитных свойств поверхности, в качестве которых может выступать игла зБМЭМ или край металлической маски. Геометрия эксперимента по наблюдению поверхностных фонон-поляритонных волн приведена на Рис. 26. Толщину металлической (Аи) маски 120 нм можно считать достаточной для полного экранирования излучения в описанном эксперименте. Топография поверхности, а также амплитуда/фаза рассеяния на второй гармонике частоты колебаний иглы приводится на Рис. 35.

Рис. 35. Топографическое изображение (слева), амплитуда (центр) и фаза (справа) вариаций рассеяния излучения на второй гармонике частоты иглы при сканировании образца SiC облучаемого на длине волны 10.8 мкм. Край металлической маски виден в левой части рисунка. Размер растра сканирования 95x95 мкм. Все изображения настоящей главы получены на самодельной сканирующей головке с помощью электронного блока управления SPM, изготовленного фирмой JPK GmbH (Берлин, Германия).

Пилообразное изменение фазы регистрируемого иглой сигнала рассеяния (относительно фазы накачки) по мере удаления иглы от границы маски (Рис. 36) позволяет сделать однозначный вывод о наблюдении бегущей от края маски поверхностной волны.

Рис. 36. Сечение профиля амплитуды и фазы (слева) и построенный на их основе в полярных координатах комплексный сигнал.

Было обнаружено, что период наблюдаемого распределения изменяется вдвое при изменении частоты накачки на 6%, т.е. от 880 см"1 до 940 см"1. Наблюдаемый период и затухание поверхностной волны отлично описывается дисперсионными соотношениями, вычисляемыми на основе выражений (5.1)-(5.4) с подстановкой справочных значений параметров SiC (Рис. 37).

Рис. 37. Частотная зависимость наблюдаемого волнового вектора (а) и затухания поверхностной фонон-поляритонной волны. Наблюдаемые значения (точки) и результаты расчетов по справочным значениям параметров кристалла БЮ (сплошные линии).

В работе было показано, что наблюдаемый в данном конкретно случае сигнал вариаций фототока, выделенный на второй гармонике частоты вибрации иглы, пропорционален как комплексное число амплитуде и фазе локального электромагнитного поля. Это подтверждается не только хорошим согласием измеряемой экспериментально зависимости А(х) и ф(х) с рассчитанной по параметрам кристалла затухающей синусоиды, и не только отсутствием искаже-

ний формы окружности (спирали) значения комплексного вектора измеряемого сигнала в полярных координатах «амплитуда/фаза» (см. Рис. 36). В описанной ситуации пропорциональность измеряемого сигнала поверхностному полю и следовало ожидать на основании того, что радиус иглы меньше амплитуды нормальных колебаний иглы (так что импульс ближнепольного рассеяния в фототоке детектора занимает малую часть периода колебаний), а амплитуда колебаний иглы в свою очередь много меньше масштаба вертикальной неоднородности напряженности поля (5.2). Было показано, что локальное поле в области расположения иглы представимо в виде суммы поля лазерного луча и поля бегущей поверхностной фонон-поляритонной волны.

В работе обнаружена зависимость амплитуды поверхностной волны, возбуждаемой под действием внешнего (резонансного) излучения краем металлической маски на поверхности кристалла, от направления падения этого возбуждающего излучения на поверхность. Эта зависимость иллюстрируется как на примере возбуждения поверхностной волны малым круглым островком (Рис. 38), так и на примере запуска бегущей волны краем металлической маски при разных ориентадиях образца (Рис. 39).

О 20 40 60 80 0 20 40 60 80

Рис. 38. Изображение амплитуды (слева) и фазы (справа) сигнала ближнепольного рассеяния над круглым металлическим островком на поверхности. Изображение получено ■ Р.Хилленбрандом при личном участии автора. Свет падает слева. Поле сканирования 50x80 мкм.

Зависимость амплитуды поверхностной волны от направления накачки, от. сутствие волн заметной интенсивности, возбуждаемых на малых островах металлической маски, и высокая поляризуемость поверхности в малых отверстиях

маски по сравнению с открытой поверхностью кристалла заставила автора перейти к описанию возбуждения поверхностных фонон-поляритонных волн путем интегрирования функции Грина. Аналогичный подход давно применяется другими исследователями для расчетов возбуждения светом поверхностных плазмон-поляритонных волн в схожей ситуации.

Рис. 39. Распределение амплитуды регистрируемого надповерхностного поля. Частота накачки 936 см"1. Возбуждающее излучение приходит слева (левое изображение) или справа (правое изображение). Размер области сканирования 95х95мкм.

Рис. 40. Амплитуда (слева) и фаза (справа) волн, возбуждаемых на поверхности 5]С в присутствии островов металлической маски, размер которых меньше длины фонон-поляритонной волны. Размер изображений соответствует примерно 40x80 мкм.

В рамках предложенного подхода искомая амплитуда поля представлена в комплексных числах как

Е„ ~а™Е1ос(.х,у,0 = + КРР)=а^{Е1аЛе^ + ^„У

и на основе ее детектируемый сигнал представляется как

В работе показано, что в обсуждаемых условиях эксперимента законны следующие предположения: (1) задача допускает разделение переменных на латеральную и нормальную часть, (2) точное распределение полей под границей металлической маски не так существенно, (3) отражения поляритонных волн от границы пленки слабы и (4) знание точного направления вектора Е над поверхностью не так важно для расчетов детектируемого сигнала.

О 20 40 80 ВО 0 20 40 90 80

fast friml last [мт]

Рис. 41. Экспериментально наблюдаемое (слева) и вычисленное (справа) распределение амплитуды рассеяния иглой над краем металлической маски с отверстиями в ней. Направление излучения накачки показано на рисунках стрелками. Частота накачки 932 см"'. Размер области сканирования 95х95мкм.

Сделанные предположения позволили значительно сократить объем вычислений при интегрировании. Выбранная для расчета функция Грина Н0(к(а>) АЯ), являющаяся собственной функцией волнового уравнения на бесконечной по-

верхности, позволила достичь вполне удовлетворительного согласия с экспериментальными данными. Возбуждение и распространение поверхностных волн вычислялось отдельно для различных односвязных областей открытой поверхности кристалла.

Использованная методика расчетов позволила не только отлично объяснить зависимость амплитуды возбуждаемой поверхностной волны от направления накачки и частотную дисперсию, но даже удовлетворительно предсказать конфигурацию поля над отверстиями произвольной формы при различных направлениях возбуждающего излучения.

Таким образом, продемонстрировано, что в среднем ИК-диапазоне методика зБМОМ является инструментом количественного оптического измерения локальных электромагнитных свойств поверхности, и исследования локальных электромагнитных полей, которому с учетом его пространственного разрешения до Я/500 едва ли имеется альтернатива, по крайней мере, среди оптических методов.

Глава б. Системы управления сканированием, поддержанием режима контакта игла-образец и сбором сигнала

Глава содержит обзор технических решений используемых в области создания электронных систем контроля БРМ и в том числе предложенных соискателем.

Использованные при создании электронных блоков управления растровым сканированием поверхности в режиме контролируемой степени контакта игла-поверхность были направлены на снижение ошибок системы обратной связи по высоте, повышение ее быстродействия и на повышение точности позиционирования в плоскости образца. Все описанные меры имели своей целью увеличение скорости выполнения достоверных измерений и повышение качества получаемых изображений и спектров. В главе, в частности, отмечается, что наличие нелинейности или значительной задержки в реакции датчика касания приводит' к самовозбуждению традиционной системы обратной связи, основанной на суммировании линейно усиленного и проинтегрированного во времени сигнала

ошибки, либо вынуждает экспериментатора чрезмерно снижать коэффициенты усиления в петле обратной связи, что в итоге делает скорость сканирования неприемлемо низкой. В работе описаны разработанные автором электронные устройства, позволяющие ограничить влияние нелинейности датчика обратной связи (электронная регулируемая схема отсечки сигнала ошибки), повысить быстродействие вибрационного датчика (иглы, камертона) путем электронного снижения его эффективной добротности, повысить быстродействие высоковольтных каскадов управления пьезоэлементами и другие электронно-технические решения. В работе также описаны меры повышения частоты среза механического отклика пьезопозиционирующих систем и приведена мотивация выбора между сравнительно медленным сканером с обратной связью по положению (обеспечивающим высокую метрологическую точность) и сравнительно быстрыми пьезоэлементами с малой массой присоединенных частей, чья метрологическая точность зато невысока.

В разработанном автором электронном блоке управления БРМ СКАН-10, коммерчески производимом в начале 1990 годов, используется аналоговая обработка сигнала, что делает его очевидно предпочтительным для применения в научной лаборатории или университете. Это обеспечивает гибкость системы с учетом непрерывно меняющихся научных задач и режимов работы. Относительный уровень шумов на выходе прибора до 10~5 позволяет достигать при топографическом сканировании поверхности уровня сейсмических шумов до 0.005 нм (поверхность РЬБе в режиме БТМ).

В главе описаны также принципы, положенные автором в основу программ, созданных им для управления сканированием и последующего анализа накопленных данных. Написанная соискателем программа управления блоком СКАН-10 обеспечивает задание режимов сканирования (параметров обратной связи, положения и размера растра сканирования, скорости сканирования) в том числе и непосредственно «на лету» — в ходе измерения. Использование объектно-ориентированного языка программирования С++ обеспечило легкость модификации и высокую надежность (по опыту ее ежедневного использования

в лаборатории корпуса нелинейной оптики МГУ не известен ни один случай ее краха с 1994 года). Описаны также программы управления накоплением данных в комбинированном ближнепольном/конфокальном микроскопе широкого поля сканирования, обеспечивающие одновременную работу сканирующего микроскопа и спектрометра.

3. Основные результаты н выводы В диссертации получены следующие основные результаты:

1. Разработан комплекс приборов, предназначенных для сканирующей оптической микроскопии/спектроскопии поверхности твердого тела в области длин волн 0.4-15 мкм. Приборы обеспечивают пространственное оптическое разрешение от 1/10 до 1/300 рабочей длины волны излучения, используемого в эксперименте. Качество механических узлов и обратной связи в разработанных приборах позволяет поддерживать расстояние игла-образец с точностью до долей нанометра.

2. Получены карты распределения интенсивности фотолюминесценции в структурах, содержащих двумерную квантовую яму СаАз/А1хОа1.хАз. Показано, что данный оптический эксперимент с пространственным разрешением 100 нм на длине волны порядка 800 нм является прямым наблюдением явлений переноса, обусловленных в основном диффузией возбужденных носителей вдоль слоя квантовой ямы.

3. Оптически измерена температура образца в области под апертурой оптоволоконной иглы 8>ГОМ размером 70-150 нм. Показано, что облучение полупроводникового образца иглой БИОМ не приводит к заметному нагреву образца при рабочих температурах от комнатной до гелиевых..

4. Измерена температура микрокантилевера в вакуумированном низкотемпературном АРМЛЗЫОМ. Показано, что она определяется в основном лишь температурой основания кантилевера, и не зависит от температуры образца.

5. Продемонстрирована возможность спектроскопии люминесценции одиночной квантовой точки 1пР (расположенной в слое Сао.д&Епо^Р), выделенной иглой БТГОМ из ансамбля высокой концентрации (500 шт/мкм2). Наблюде-

ние спектров одиночных квантовых точек с шириной пиков ~1 мВ вместо однородно уширеннной линии ~50 мВ, наблюдаемой традиционными опти-..ческими методами, позволило установить статистику распределения по высоте квантовых точек в образце.

6. Разработана (в соавторстве с немецкими коллегами) и использована для исследования поверхности твердого тела головка сканирующего микроскопа рассеяния света ближним оптическим полем иглы с интерферометрическим детектированием рассеянного иглой излучения (эЗЫОМ, БММ). Продемонстрирована возможность количественного измерения амплитуды и фазы диэлектрической проницаемости поверхности, а также амплитуды и фазы локального электромагнитного поля в области размером порядка радиуса иглы (2-50 нм) независимо от рабочей длины волны (400 нм-12 мкм).

7. С помощью яЗЫОМ получена карта распределения амплитуды/фазы рассеяния света на образце скола кремниевых транзисторных структур. Показано, что методика позволяет уверенно распознавать на изображении не только различные материалы (Б!, ЗЮ2, Т^, ТТЛ, "П, А1), отличающиеся друг от друга диэлектрической проницаемостью (продемонстрирована разрешающая способность 40 нм в плоскости образца на длине волны 10-11 мкм), но и области кремния с различным уровнем легирования.

8. С помощью вБМОМ получена карта распределения амплитуды/фазы напряженности локального приповерхностного поля в бегущей фонон-поляритонной волне, возбуждаемой на поверхности кристалла БЮ электромагнитным излучением на длине волны 10-11 мкм, соответствующей решеточному резонансу БгС. Показано, что на этих частотах возбуждение поверхностной поляритонной волны может быть удовлетворительно описано решением волнового уравнения путем интегрирования функции Грина. Выводы

Сканирующая микроскопия ближнего оптического поля является современной экспериментальной методикой, позволяющей приложить опыт оптических исследований к областям поверхности, размер которых значительно меньше

длины волны. Особенно многообещающим выглядит приложение методики к оптическим исследованиям в среднем и ближнем ИК-диапазоне спектра, где ее преимущество по отношению к традиционным оптическим методам наиболее очевидно. Продемонстрированная способность метода sSNOM регистрировать одновременно амплитуду и фазу рассеянного света в сочетании с отсутствием принципиальной зависимости разрешающей способности от длины волны делает его особенно перспективным методом измерения амплитуды и фазы локального приповерхностного поля и/или локальных диэлектрических свойств поверхности с пространственным разрешением как минимум 30-40 нм во всем диапазоне длин волн 400нм-11мкм. В то же время следует отметить, что чувствительность SNOM (в особенности разновидностей, основанных на использовании малого отверстия на кончике иглы) заметно уступает чувствительности традиционных оптических методов.

Список публикаций по теме диссертации

Представленные в диссертации оригинальные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Д.В. Казанцев. Фонон-поляритонные волны на поверхности кристалла SiC.//TlHCbMa в ЖЭТФ, 2006, т. 83, вып. 8. с. 380-384.

2. Д.В. Казанцев. Предусилитель сигнала пьезоэлектрического датчика вибрации кантилевера атомно-силового микроскопа. //1113, №6, с. 115-121,2005.

3. A. Huber, N. Ocelic, D. Kazantsev, R. Hillenbrand. Near-field imaging of mid-infrared surface phonon polariton propagation.// Appl. Phys. Lett. (2005) Vol. 87 pp.081103-081106.

4. D. V. Kazantsev, C. Dal Savio, H. U. Danzebrink, Cantilever Temperature Characterisation in Low Temperature Vacuum Atomic Force Microscope. //Rev.Sci.Instr. (2006), Vol. 77, pp. 043704-043707.

5. H.-U. Danzebrink, D.V. Kazantsev, C. Dal-Savio, K.Pierz, B. Guettler. Optical microscope with SNOM option for micro- and nanoanalytical investigations at low

: temperatures. // Appl. Phys. A (2003), pp. 889-892.

6. Dal Savio, C. Dziomba, Th. Kazantsev D.V. und Danzebrink H.-U. Entwicklung eines kombinierten Nahfeldmikroskopie- und -spektroskopiesystems. PTB-Bericht F-47: 100 Seiten, 66 Abb. ISBN: 3-86509-064-8 (2003)

7. D.V.Kazantsev, C. Dal Savio, K. Pierz, B.Guettler, H.-U. Danzebrink: Low-Temperature scanning system for near-field optical investigations. //Journal of Miscroscopy, Vol. 209, Pt. 3 March 2003, pp. 199-204.

8. G.Guttroff-, M.Bayer, A.Forchel, D.V.Kazantsev, M.K.Zundel, K.Eberl. Near-field scanning optical spectroscopy of InP single quantum dots. //JETP Lett., Vol. 66, iss.7, pp. 497-501 (1997).

9. D.V. Sokolov, D.V. Kazantsev, J.W.G. Tyrrell, T. Hasek, and H.U. Danzebrink: Combined Confocal and Scanning Probe Sensor for Nano-Coordinate Metrology. //Ch.2 in G. Wilkening, L. Koenders, Nanoscale Calibration Standards and Methods. Dimensional and Related Measurements in the Micro-and Nanometer Range. Handbuch/Nachschlagewerk - ISBN 3-527-40502-X Wiley-VCH, Berlin (2005).

10. Guttroff G., Bayer M„ Forchel A., Kazantsev D.V., Zundel M.K., Eberl K: Investigation of Electronic Structure of InP Single Quantum Dots Using Near Field Scanning Optical Spectroscopy. // Phys.Stat.Sol. A. - 1997. - No. 164, pp.291-296.

11. D.V. Kazantsev, C. Dal-Savio, B. Guttler, H.U. Danzebrink. Low-temperature scanning system for high spatial resolution surface spectroscopy.//!5* German-Japanese symposium on spatially resolved spectroscopy and fabrication of nanos-tructures for nano-atom photonics. Berlin, March 17-19,2003.

12. Maidykovski, A.I., Lebedev, O.V., Dolgova, T.V., Kazantsev, D.V., Fedyanin, A.A. Observation of the local field distribution in photonic crystal microcavity by SNOM technique. // Conf. Optical Properties of Nanocrystals (9-11 July 2002) Proceedings of the SPIE - The International Society for Optical Engineering, vol. 4808, pp. 180-185.

13. D.Kazantsev. A simple scanning head for low-temperature scanning near-field microscopy. // Ultramicroscopy 1998, Vol. 71, Iss. 1-4, pp. 191-198.

14. D.Kazantsev, G.Guttroff, M.Bayer, A.Forchel. Sample temperature measurement in a scanning near field microscope. //Appl. Phys. Lett - 1998. - Vol. 72, No.6, pp. 689-691.

15. Д.В. Казанцев, Н.А.Гшшиус, Дж.Ошиново, А.Форхель. Спектроскопия микроструктур GaAs/AlGaAs с субмикронным пространственным разрешением с помощью сканирующего микроскопа ближнего оптического поля. // Письма в ЖЭТФ 1996, т.63, вып.7, сс. 523-527.

16. Казанцев Д.В., Селиванов ЮГ., Трофимов В.Т., Чижевский Е.Г. Поверхностные состояния кристаллов селенида свинца. //Письма в ЖЭТФ, 1995, т. 62, вып. 5, с. 422-426.

17. Kazantsev D.V., Gippius N.A., Oshinovo J., Forchel A. Direct measurement of carrier diffusion parameters near the GaAs/AlGaAs quantum well edge using a scanning near-field optical microscope. // Ultramicroscopy 1998, Vol. 71, Iss 1-4, pp. 235-241.

18. Казанцев Д.В., Савинов C.B. Скоростной интерфейс связи сканирующего туннельного микроскопа с IBM AT. // Электронная промышленность. - 1993 -N. 10, с. 49-57.

19. Казанцев Д.В. Локальная шина данных сканирующего туннельного микроскопа. // Электронная промышленность. - 1993 - №. 10, с. 57-62.

20. М. Brehm, H.G. Frey, R. Guckenberger, R. Hillenbrand, D. Kazantsev, F. Keilmann, N. Ocelic, and T. Taubner. Consolidating Apertureless SNOM. //NFO-8 Proc., Journal of the Korean Physical Society 47 (2005) S213-S216.

21. Д.В.Казанцев, Р.Гатц, Н.Оцелич, Р.Хилленбранд, Ф.Кайлманн Сканирующий микроскоп рассеяния ближним оптическим полем иглы (вБМОМ). //Симпозиум Нанофизика и наноэлектроника-2006. Март, 13-17, Нижний Новгород. Материалы симпозиума, т.1, с. 187.

22. Д.В.Казанцев, Р.Хилленбранд, Дж.Виттборн. Использование сканирующего микроскопа рассеяния света ближним оптическим полем иглы (з-БЫОМ) для изображения полупроводниковой микроструктуры.//Симпозиум Нанофизика и наноэлектроника-2006. Март, 13-17, Нижний Новгород. Материалы симпозиума, т.1, с. 189.

23. Д.В.Казанцев, Р.Хилленбранд, Ж-Х.Сонг, Т.Атай, А.В.Нурмикко. Микроскопия рассеяния света иглой над димерами металлических нанодисков.// Симпозиум Нанофизика и наноэлектроника-2006. Март, 13-17, Нижний Новгород. Материалы симпозиума, т.1, с. 191.

Цитируемая литература

1 E.H.Synge. A suggested model for extending microscopic resolution into the ultra-

microscopic region.// Phylos. Mag., - 1928, - No. 6, p. 356-362.

2 Zenhausern F., O'Boyle M.P., Wickramasinghe U.K. Apertureless Near-Field Opti-

cal Microscope. //Appl. Phys. Lett. - 1994, - Vol. 65, Iss. 13, pp. 1623-1625.

3 F. Zchnhausern, Y.Martin, K.Wickramasinghe. Scanning interferometric aperture-less microscopy - optical imaging with 10 Angstrom resolution. // Science 269, pp. 1083-1085, (1995).

4 Betzig E., Chichester R.J. Single Molecules Observed by Near-Field Scanning Op-

tical Microscopy// Science. - 1993, - Vol. 262, Iss. 5138, pp. 1422-1425.

5 Borman S., Near-Field Spectroscopy - Technique Images Single Molecules. // Chemical & Engeneering News - 1993. - Vol. 71, Iss. 48, pp. 6-7.

6 Trautman J.K., Maklin J.J., Brus L.E., Betzig E. Near-field spectroscopy of single

molecules at room temperature.// Nature, -1994- No. 369, pp. 40-42.

7 Saiki T., Ohtsu M. Jang K., Jhe W. Direct Observation of Size-Dependent Features

of the Optical Near-Field on a Subwavelength Spherical Surface. // Opt. Lett. -1996, -Vol. 21, Iss. 9, pp. 674-676.

8 Tsai D.P., Othonos A., Moskovits M., Uttamchandani D. Raman spectroscopy using

a fiber optic probe with subwavelength aperture. //Appl. Phys. Lett., -1994. - Vol. 64, No. 14, pp. 1768-1770

9 Zeisel D., Nettesheim S., Zenobi R. Pulsed laser-induced desorption and optical im-

aging on nanometer scale with scanning near-field microscopy using chemically etched fiber tips. //Appl. Phys. Lett. - 1996. - Vol. 68, Iss. 18, pp. 2491-2492.

10 Jahncke C.L., Hallen H.D., Paesler M.A., Nano-Raman Spectroscopy and Imaging with Near-Field Scanning Optical Microscope. // Journal of Raman Spectroscopy -1996. - Vol. 27, Iss. 8, pp. 579-586.

11 Smith D.A., Webster S., Ayad M., Evans S.D., Fogherty D., Batchelder D. Development of a Scanning Near-Field Optical Probe for Localized Raman-Spectroscopy. // Ultramicroscopy - 1995.- Vol. 61, Iss. 1-4, pp. 247-252.

Подписано к печати 24.09.06. Формат 60><90 1/16

Усл. печ. л. 3,0. Уч.-изд. л. 2,2 Тираж 100 экз. Заказ 525

Отпечатано в ИТЭФ, 117218, Москва, Б. Черемушкинская ул., 25

Общие принципы.4

Схемы экспериментов.6

Теория.7

Анализ рассеяния света объектом и собирания иглой.7

Решение обратных задач при восстановлении источника.9

Технические аспекты сканирующих систем.10

Особенности взаимодействия иглы с образцом.10

Системы сканирования и обратная связь.10

Измерительные приложения микроскопии ближнего поля.11

Квазиклассические" изображения.11

Регистрация "полей утечек".13

Спектроскопия люминесценции молекул.15

Комбинационное рассеяние.16

Использование 81ЧОМ для записи/считывания информации с высокой пространственной плотностью.16

Выводы.17

Выводы

Сканирующая микроскопия ближнего оптического поля является современной экспериментальной методикой, позволяющей приложить опыт оптических исследований к областям поверхности, значительно меньшим длины волны. Особенно многообещающим выглядит приложение методики к оптическим исследованиям в среднем и ближнем ИК-диапазоне спектра, где ее преимущество по отношению к традиционным оптическим методам наиболее очевидно. Область локализации взаимодействия исследуемого объекта на поверхности с электромагнитным полем может быть в принципе сделана сколь угодно малой, и существующие ограничения пространственного разрешения метода носят во всех случаях технический, а не принципиальный характер.

Существующие электромеханические методы относительного позиционирования макроскопически больших (сантиметры) объектов с точностью атомарного масштаба (ангстремы) обеспечивают растровое сканирование и поддержание сканирующего зонда на заданном расстоянии от поверхности.

Продемонстрирована возможность создания сканирующих систем, обеспечивающих оптическое исследование свойств поверхности и малых объектов на ней, обеспечивающих высокое пространственное разрешение (заметно меньшее рабочей длины волны), и которые способны работать в различных условиях, в том числе при низких температурах и в вакууме.

Из недостатков метода следует отметить малую чувствительность оптических зондов, основанных на ограничении области взаимодействия образца со светом размерами микро-(нано?) отверстия в непрозрачном экране и неоднозначность физической интерпретации данных, получаемых с помощью БИОМ рассеяния ближним полем иглы.

Список публикаций по теме диссертации.

Представленные в диссертации оригинальные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Д.В. Казанцев. Фонон-поляритонные волны на поверхности кристалла SiC.//Письма в ЖЭТФ, 2006, т. 83, вып. 8.

2. Д.В. Казанцев. Предусилитель сигнала пьезоэлектрического датчика вибрации кантилевера атомно-силового микроскопа. //ПТЭ, №6, с. 1-6,2005.

A. Huber, N. Ocelic, D. Kazantsev, R. Hillenbrand. Near-field imaging of mid-infrared surface phonon polariton propagation.// Appl. Phys. Lett. 87 (2005) pp.081103-081106.

3. D. V. Kazantsev, C. Dal Savio, H. U. Danzebrink, Cantilever Temperature Characterisation in Low Temperature Vacuum Atomic Force Microscope//Rev.Sci.Instr., Vol. 77 (2006) pp.

4. H.-U. Danzebrink, D.V. Kazantsev, C. Dal-Savio, K.Pierz, B. Guettler. Optical microscope with SNOM option for micro- and nanoanalytical investigations at low temperatures. // Appl. Phys. A (2003), pp. 889-892(2003).

5. Dal Savio, C.; Dziomba, Th.; Kazantsev D.V. und Danzebrink H.-U.: Entwicklung eines kombinierten Nahfeldmikroskopie- und -spektroskopiesystems. PTB-Bericht F-47: 100 Seiten, 66 Abb. ISBN: 3-86509-064-8 (2003)

6. D.V.Kazantsev, C. Dal Savio, K. Pierz, B.Guettler, H.-U. Danzebrink: Low-Temperature scanning system for near-field optical investigations. //Journal of Miscroscopy, Vol. 209, Pt 3 March 2003, pp. 199-204.

7. D.V. Kazantsev, C. Dal-Savio, B. Guttler, H.U. Danzebrink. Low-temperature scanning system for high spatial resolution surface spectroscopy.//1st German-Japanese symposium on spatially resolved spectroscopy and fabrication of nanostructures for nano-atom photonics. Berlin, March 17-19,2003.

8. G.Guttroff, M.Bayer, A.Forchel, D.V.Kazantsev, M.K.Zundel, K.Eberl. Near-field scanning optical spectroscopy of InP single quantum dots.//JETP Lett., Vol. 66, iss.7, pp. 497-501.

9. D.V. Sokolov, D.V. Kazantsev, J.W.G. Tyrrell, T. Hasek, and H.U. Danzebrink: Combined Confocal and Scanning Probe Sensor for Nano-Coordinate Metrology. //Ch.2 in G. Wilkening, L. Koenders, Nanoscale Calibration Standards and Methods. Dimensional and Related Measurements in the Micro-and Nanometer Range. Handbuch/Nachschlagewerk - ISBN 3-527-40502-X Wiley-VCH, Berlin (2005).

10. Guttroff G., Bayer M., Forchel A., Kazantsev D.V., Zundel M.K., Eberl К: Investigation of Electronic Structure of InP Single Quantum Dots Using Near Field Scanning Optical Spectroscopy. // Phys.Stat.Sol. A. - 1997. - No. 164, pp.291-296.

11. Maidykovski, A.I., Lebedev, O.V., Dolgova, T.V., Kazantsev, D.V., Fedyanin, A.A. Observation of the local field distribution in photonic crystal microcavity by SNOM technique. // Conf. Optical Properties of Nanocrystals (9-11 July 2002) Proceedings of the SP IE - The International Society for Optical Engineering vol. 4808 p. 180-185.

12. D.Kazantsev: A simple scanning head for low-temperature scanning near-field microscopy. // Ultramicroscopy 1998, Vol. 71, Iss. 1-4, pp. 191-198.

13. D.Kazantsev, G.Guttroff, M.Bayer, A.Forchel. Sample temperature measurement in a scanning near field microscope. //Appl. Phys. Lett - 1998. - Vol. 72, No.6, pp. 689-691.

14. Д.В. Казанцев, Н.А.Гиппиус, Дж.Ошиново, А.Форхель. Спектроскопия микроструктур GaAs/AlGaAs с субмикронным пространственным разрешением с помощью сканирующего микроскопа ближнего оптического поля. // Письма в ЖЭТФ 1996, т.63, вып.7, сс. 523-527.

15. Казанцев Д.В., Селиванов Ю.Г., Трофимов В.Т., Чижевский Е.Г. Поверхностные состояния кристаллов селенида свинца. Письма в ЖЭТФ, т. 62, вып. 5, с. 422-426.

16. Kazantsev D.V., Gippius N.A., Oshinovo J., Forchel A. Direct measurement of carrier diffusion parameters near the GaAs/AlGaAs quantum well edge using a scanning near-field optical microscope. // Ultramicroscopy 1998, Vol. 71, Iss 1-4, pp. 235-241.

17. Казанцев Д.В., Савинов С.В., Яминский И.В. Высоковольтный усилитель для пьезоманипулятора сканирующего туннельного микроскопа. // Электронная промышленность. - 1993 - N. 10, с. 40-41.

18. Казанцев Д.В., Савинов С.В. Скоростной интерфейс связи сканирующего туннельного микроскопа с IBM AT. // Электронная промышленность. - 1993 - N. 10, с. 49-57

19. Казанцев Д.В. Локальная шина данных сканирующего туннельного микроскопа. // Электронная промышленность. - 1993 - N. 10, с. 57-62.

20. М. Brehm, H.G. Frey, R. Guckenberger, R. Hillenbrand, D. Kazantsev, F. Keilmann, N. Ocelic, and T. Taubner. Consolidating Apertureless SNOM. //NFO-8 Proc., Journal of the Korean Physical Society 47 (2005) S213-S216.

21. H. U. Danzebrink, C. Dal Savio, Th. Dziomba, D. Kazantsev, B. Guttler, and H.-A. Fuss. A compact Sensor-Head for Near-Field Optical Microscopy and Spectroscopy. //NFO-7 Proc. (August, 2002).

22. D. V. Sokolov, D. V. Kazantsev, J. W. G. Tyrrell, H.-U. Danzebrink. Development of a self-sensing SPM probing system. //Seminar NanoScale 2004. 6th Seminar on Quantitative Microscopy (QM) and 2nd Seminar on Nanoscale Calibration Standards and Methods Dimensional and related measurements in the micro- and nanometre range. March 25-26,2004.

23. Казанцев Д.В. Локальная оптическая спектроскопия полупроводниковых структур с помощью сканирующего микроскопа ближнего поля.//Всероссийское совещание «Зондовая микроскопия», 2-5 марта 1998 г., Институт физики микроструктур, Нижний Новгород.

24. Г.Гуттрофф, М.Байер, А.Форхель, Д.Казанцев, М.Цундель, К.Эберл. Регистрация спектров люминесценции отдельных квантовых точек InP в массиве с помощью сканирующего микроскопа ближнего оптического поля. // Полупроводники-97, III Всероссийская конференция по физике полупроводников, 1-5 декабря 1997, Москва, ФИАН.

25. Д.В.Казанцев, Р.Гатц, Н.Оцелич, Р.Хилленбранд, Сканирующий микроскоп рассеяния ближним оптическим полем иглы (sSNOM). //Симпозиум Нанофизика и наноэлектроника-2006. Март, 13-17, Нижний Новгород.

26. Д.В.Казанцев, Р.Хилленбранд, Дж.Витгборн. Использование сканирующего микроскопа рассеяния света ближним оптическим полем иглы (s-SNOM) для изображения полупроводниковой микроструктуры.//Симпозиум Нанофизика и наноэлектроника-2006. Март, 13-17, Нижний Новгород.

27. Д.В.Казанцев, Р.Хилленбранд, Ж-Х.Сонг, Т.Атай, А.В.Нурмикко. Микроскопия рассеяния света иглой над димерами металлических нанодисков.// Симпозиум Нанофизика и наноэлектроника-2006. Март, 13-17, Нижний Новгород.

28. J. Wittbom, D. Kazantsev and R. Hillenbrand, Material and Doping Contrast at Nanoscale Resolution Using Scattering-Type Scanning Near-Field Optical Microscopy.// SYMPOSIUM NN Scanning Probe Microscopy in Materials Research November 28 - December 1,2005.

Благодарности

Автор находит приятным долгом поблагодарить своих учителей и научно-административных «покровителей», которые способствовали постепенному превращению молодого выпускника университета во взрослого самостоятельного специалиста: O.A. Акципетрова, B.C. Багаева, В.И. Панова, А.Г. Пояркова. Полученные от них знания и приобретенный под их руководством опыт трудно переоценить.

Автор благодарит старших коллег, чьи эпизодические обсуждения способствовали расширению его научного кругозора: Е.А. Виноградова, J1.B. Келдыша, В.Д. Кулаковского, В.Б. Тимофеева, А. Форхеля.

Автор благодарит сотрудников и соавторов, рядом с которыми ему довелось работать: М, Байера, М.М. Бонч-Осмоловского, H.A. Гиппиуса, Б. Гюттлера, Х.-У. Данцебринка, A.A. Ежова, Ф. Кайлманна, Ю.Н. Моисеева, A.B. Мельникова, Т.В. Мурзину, А.И. Орешкина, С.И. Орешкина, А.Н. Рубцова, C.B. Савинова, С.Г. Тиходеева,

A.A. Федянина, Р. Хилленбранда, Д. Шульца, И.В. Яминского. Их доброжелательная поддержка воодушевляла автора продолжать в трудные времена занятия наукой, а критика (порой весьма жесткая) побуждала доводить качество интерпретации наблюдений и представления результатов до достойного уровня.

Автор благодарит сотрудников лаборатории 170 ИТЭФ за постоянный живой интерес к работе и за увлекательные обсуждения всего происходящего в науке: А.Ю. Морозова, Е.С. Суслову, А.В.Маршакова, А.Д.Миронова, Т.В.Миронову и всех остальных сотрудников лаборатории.

Автор благодарит механиков, изготовивших разработанные им сканирующие системы:

B.И. Соустина, М. Кемпе и Р. Гатца. Без их мастерства в изготовлении деталей (порой из таких трудных в обработке материалов, как титан или пьезокерамика) прецизионные приборы остались бы только на бумаге.

1.Heinzelmann, D.W.Pohl. Scanning Near-field Microscopy. // Appl. Phys. A. - 1984, Vol. A59,pp. 89-101.

2. E.H.Synge. A suggested model for extending microscopic resolution into the ultra-microscopic region.// Phylos. Mag. 1928. - No. 6, p. 356-362.

3. A.Lewis, M.Isaacson, Muray M., Harootunian A. // Biophysical Journal. 1983. - Vol. 41, pp. 405A.

4. Lewis A., Isaacson M., Harootunian A., Muray M. Developement of a 50E spatial resolution lihgtmicroscope. // Ultramicroscopy. 1984 - 13, pp. 227-231.

5. Pohl D.W., Denk W., Lanz M. Optical stethoscopy: image with resolution ?J20. // Appl. Phys. Letters, 1984, Vol. 44, No. 7, pp. 651-653.

6. Betzig E., Isaacson M., Barshatzky H., Lewis A., Lin K. Superresolution Imaging with Near-field

7. Scanning Optical microscopy (NSOP). // Skan.Tun.Micr., 23rd Meet, of GSEM Bremen, 1987, pp. 155-165.

8. Couijon D., Sarayeddine K., Spajer M. Scanning tunneling optical microscopy. // Optics Commun. 1989. - No. 71, pp. 23-28.

9. Betzig E., Finn P.L., Weiner J.S. Combined shear force and near-field scanning optical microscopy. // Appl. Phys. Lett. 1992. - No. 60, pp. 2484-2486.

10. Durig U., Pohl D.W., Rohrer F., Near-field optical-scanning microscopy.// J. Appl. Phys. 1986 -Vol. 59, No. 10, pp. 3318-3327.

11. Bethe H.A. Theory of diffraction by small holes. //Phys. Rev. 1944. - Vol. 66, pp. 163-182.

12. Zehnhausern F., O'Boyle M.P., Wickramasinghe H.K. Apertureless Near-Field Optical Microscope. //Appl. Phys. Lett. 1994. - Vol. 65, Iss. 13, pp. 1623-1625.

13. Bachelot R., Gleyzes P., Boccara A.C. Apertureless Near-Field Optical Microscopy by Local Perturbation of a Diffraction Spot. //Ultramicroscopy 1995. - Vol. 61, Iss. 1-4, pp. 111-116.

14. F. Keilmann and R. Hillenbrand. Near-field microscopy by elastic light scattering from a tip. // Phil. Trans.,R. Soc. London A 362 (2004) pp. 787-805.

15. Bachelot R., Gleyzes P., Boccara A.C. Apertureless Near-Field Optical Microscopy by Local Perturbation of a Diffraction Spot. //Ultramicroscopy 1995. - Vol. 61, Iss. 1-4, pp. 111-116.

16. T. Taubner, F. Keilmann, and R. Hillenbrand, Nano Lett. 4,1669 (2004).

17. R.Hillenbrand, F.Keilmann, Complex Optical Constants on a Subwavelength Scale. //Phys. Rev. Lett., 85, Nr. 14, pp.3029-3032 (2000).

18. M.Minsky U.S. Patent 3,013,467 (December, 1961).

19. C. J. R. Sheppard and A. Choudhury, "Image formation in the scanning microscope," Opt. Acta 24,1051-1073 (1977).

20. C. J. R. Sheppard, "Scanning optical microscopy," in Advances in Optical and Electron Microscopy, R. Barer and V. E. Cosslett, eds. (Academic, London, 1987), Vol. 10, pp. 1-98.

21. T.Wilson, Ed. Confocal microscopy (Academic, London, 1990), ISBN: 0127572708.

22. Timothy R. Corle and Gordon S. Kino, Confocal Scanning Optical Microscopy and Related Imaging Systems. // ISBN: 0-12-408750-7. Academic Press, 1250 Sixth Avenue, San Diego, CA (1996)

23. Novotny L., Pohl D.W., Regli P. Light propagation through nanometer-sized structures: the two-dimensional-aperture scanning near-field microscope// J. Opt. Soc. Am. 1994, Vol. 11, No. 6, pp.1768-1779.

24. Haftier Ch., The generalized multiple multipole technique for computational electromagnetics. -Artech, Boston, Mass., USA, 1990.

25. Xiao M. Polarisation effects in reflection scanning near field optical microscopy. // Optics Comm. 1997, No. 136, pp. 213-218.

26. Xiao M. Cutting off the diffraction: A numerical solution in scanning near-field optical microscopy. // Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol. 69, No. 21, pp.3125-3127.

27. Xiao M., Bozhevolnyi S. Imaging with reflection near-field optical microscope: contribution of the near and far fields. // Optics Comm. 1996, No. 130, pp. 337-347.

28. Xiao M., Bozhevolnyi S., Keller 0. Numerical Study of Configurational Resonances in Near-Field Optical Microscopy with a Mesoscopic Metallic Probe. //Appl. Phys. A-materials science & processing. 1996. - Vol. 62, Iss. 2, pp. 115-121.

29. Zvyagin M., Ohtsu M. Near Field optical microscope for true surface topography: theoretical study. // Optics Comm. 1997. - No. 133, pp. 328-338.

30. Grober R.D., Rutherford T., Harris T.D. Modal approximation for the electromagnetic field of a near-field optical probe. //Appl. Opt. 1996. - Vol. 35, No. 19, pp. 3488-3495.

31. Bouwcamp C.J. On Bethe's theory of diffraction by small holes. // Philips Res. Rep., No. 5, pp. 321-332.

32. Madrazo A., Nieto-Vesperinas M., Model Near-Field Calculations for Optical Data Storage Readout. //Appl. Phys. Lett. 1997. - Vol. 70, No. 1, pp. 31-33.

33. R. Uma Maheswari, H. Kadono, M. Ohtsu. Power spectral analysis for evaluating optical near field images of 20 nm gold particles. //Opt. Comm. 1996. - No. 131, pp. 133-142.

34. Cline J.A., Isaacson M. Probe-sample interactions in near-field reflection microscopy. // Appl. Opt. 1995,- Vol. 34., No. 22, pp. 4869-4876.

35. Bozhevolnyi S.I., Smolyaninov I.I., Keller O. Correlation Between Optical and Topographical Images from an External Reflection Near-Field Microscope with Shear Force Feedback. //Appl. Opt. 1995. - Vol. 34, Iss. 19, pp. 3793-3799.

36. O.Marti, private communication

37. Ссылка на описание головки с лазерным датчиком смещения при сканировании

38. Martin Y., Wickramasinghe Н. К. Toward accurate metrology with scanning force microscopes. //J. of Vac. Sei. & Technology. B, mic. 1995. - Vol. 13, No. 6, pp. 2335.

39. Gregor M.J., Grosse S., Blome P.G., Ulbrich R.G. Photons and Local probes, под ред. O.Marti and R.Muller (Kluwer, Dordrecht, 1995) стр. 133-138.

40. Grober R.D., Harris T.D., J.K. Trautman, Betzig E. Design and implementation of a low temperature near-field scanning optical microscope.// Rev. Sei. Instrum. 1994. - Vol. 65, No. 3. pp. 626-631.

41. W. Gohde, J. Tittel, Th. Basche, C. Brauchle, U.C. Fischer, and H. Fuchs. A low-temperature scanning confocal and near-field optical microscope. //Rev. Sei. Instr. 1997. - Vol. 68, No. 6, pp.2466-2474.

42. Moerner W.E., Plakhotnik Т., Irngartinger Т., Wild U.P., Pohl D.W., Hecht В. Near-Field Optical Spectroscopy of Individual Molecules in Solids. // Phys. Rev. Lett. 1994. - Vol. 73, Iss. 20, pp. 2764-2767.

43. Flack F., Samarth N., Nikitin V., Crowell P.A., Shi J., Levy J., Awschalom D.D., Near-Field Optical Spectroscopy of Localized Excitons in Strained CdSe Quantum Dots. //Phys.Rev.B -1996. Vol. 54, Iss. 24, pp. 17312-17315.

44. G.Guttroff, M.Bayer, A.Forchel, D.Kazantsev, M.Zundel, K.Eberl. Scanning Near Field Optical Microscopy and Spectrscopy of InP Single Quantum Dots. // JETP Lett., Vol. 66, Iss. 7, pp. 497501.

45. Weeber J.C., Bourillot E., Dereux A., Goudonnet J.P., Chen Y., Girard C., Observation of Light Confinement Effects with a Near-Field Optical Microscope. //Phys. Rev. Lett. 1996. - Vol. 77, Iss. 27, pp. 5332-5335.

46. Davis R.C., Williams C.C. Nanometer-scale absorbtion spectroscopy by near-field photodetection optical microscopy. // Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol. 69, No. 9, pp. 1179-1180.

47. Muramatsu H., Chiba N., Homma K., Nakajima K., Ataka T., Ohta S., Kusumi A., Fujihira M., Near-field optical microscopy in liquid. // Appl. Phys. Lett. 1995. - Vol. 12, pp. 3245-3247.

48. Moyer P.J., Kammer S.B. High-Resolution Imaging Using Near-Field Scanning Optical Microscopy and Shear Force Feedback in Water. //Appl.Phys.Lett. -1996. Vol. 68, Iss. 24, pp. 3380-3382.

49. Martin Y., Zenhausern F., Wickramasinghe H.K. Scattering spectroscopy of molecules at nanometer resolution. // Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol. 68, No. 18, pp: 2475-2477.

50. Naya M., Micheletto R., R. Uma Maheswari, Ohtsu M. Near-field imaging of flagellar filaments of salmonella in water with optical feedback control. // Appl. Opt. 1997. -Vol. 36, No. 7, pp. 1681-1683.

51. Talley Ch.E., Gooksey G.A., Dunn C. High resolution fluorescence imaging with cantilevered near-field optic probes. // Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol. 69, Iss. 25, pp. 3809-3810.

52. Vitukhnovsky A.G. Optical near-field microscopy methods in biology and medicine.// Proc.

53. SPIE Vol. 4069, p. 168-172, Raman Scattering, Vladimir S. Gorelik; Anna D. Kudryavtseva; Eds.

54. Lewis M.K., Wolanin P., Gafiii A., Steel D.G. Protein Structural-Changes Studied by Near-Field Spectroscopy. // Biophys. Journal. 1997. - Vol. 72, Iss. 2, pp. TU415-TU415.

55. Marcheseragona S.P., Haydon P.G. Near-Field Scanning Optical Microscopy (NSOM) A New Tool for Biological Imaging. // Molecular Biology of the Cell. 1996, Vol. 7, Iss. S, pp. 916-916.

56. Moyer P., Marcheseragona S.P., Christie B. Biological Applications of Near-Field Scanning Optical Microscopy. //American Laboratory 1994. - Vol. 26, Iss. 6, pp. 30+.

57. Meixner A.J., Bopp. M.A., Tarrach G., Direct Measurement of Standing Evanescent Waves with a Photon Scanning Tunneling Microscope. // Appl. Optics. 1994. - Vol. 33, No. 34, pp. 79958000.

58. Bopp. M.A., Tarrach G., Meixner A.J., Zschokkegranacher I. Mapping of a Standing Evanescent-Wave Using Near-Field Optical Microscopy. // Helvetica Physica Acta 1994, Vol. 67, Iss. 2, pp. 223-224.

59. Fillard J.P., Castagne M., Prioleau C. Atomic Force Microscopy Silicon Tips as Photon Tunneling Sensors: a Resonant Evanescent Coupling Experiment. // Appl. Opt. 1995. - Vol. 34, No. 19, pp. 3742.

60. Choo A.G., Jackson H.E., Thiel U., Debrabander G.N., Boyd J.T. Near-Field Measurements of Optical Channel Wave-Guides and Directional-Couplers. //Appl. Phys. Lett. -1994. Vol. 65, Iss. 8, pp. 947-949.

61. Higgins D.A.,Vanden Bout D.A., Kerimo J., Barbara P.F.Polarisation-modulation near-field scanning optical microscopy of mesostructured materials. // J. Phys. Chem. 1996. - No. 100, pp. 13794-13803.

62. Betzig E., Chichester R.J. Single Molecules Observed by Near-Field Scanning Optical Microscopy// Science. 1993. - Vol. 262, Iss. 5138, pp. 1422-1425.

63. Kopelman R., Tan W.H. Near-Field Optics Imaging Single Molecules. //Science. - 1993. - Vol. 262, Iss. 5138, pp. 1382-1384.

64. Borman S., Near-Field Spectroscopy Technique Images Single Molecules. // Chemical & Engeneering News - 1993. - Vol. 71, Iss. 48, pp. 6-7.

65. Trautman J.K., Maklin J.J., Bras L.E., Betzig E. Near-field spectroscopy of single molecules at room temperature.// Nature, -1994- No. 369, pp. 40-42.

66. Saiki T., Ohtsu M. Jang K., Jhe W. Direct Observation of Size-Dependent Features of the Optical Near-Field on a Subwavelength Spherical Surface. // Opt. Lett. 1996, -Vol. 21, Iss. 9, pp. 674-676.

67. E. Rousseau, M. Van der Auweraer and F. C. De Schryver, in Proceedings of the XVIIIIUPAC Symposium on Photochemistry, Dresden, 2000, p. 521.

68. E. Rousseau, I. Scheblykin, M. Van der Auweraer and F. C. De Schryver, in Proceedings of the Symposium on Fast Reactions in Solution, Versailles, 2001, p. PL 10.

69. S. De Feyter, J. Hofkens, M. Van der Auweraer, R. J. M. Nolte, K. Mullen and F. C. De Schryver, Nanometer space resolved photochemistry.// Chem. Commun., 2001,7, 585-592.

70. Tsai D.P., Othonos A., Moskovits M., Uttamchandani D. Raman spectroscopy using a fiber optic probe with subwavelength aperture. //Appl. Phys. Lett., -1994. Vol. 64, No. 14, pp. 1768-1770

71. Zeisel D., Nettesheim S., Zenobi R. Pulsed laser-induced desorption and optical imaging on nanometer scale with scanning near-field microscopy using chemically etched fiber tips. //Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol. 68, Iss. 18, pp. 2491-2492.

72. Duncan W.M. Near-Field Scanning Optical Microscope for Microelectronic Materials and Devices. //J. of Vac. Sci. & Tech. A-Vac. Surf and films. 1996. - Vol. 14, Iss. 3, pp. 1914-1918.

73. Kneipp, K. et al. Single molecule detection using surface-enhanced Raman scattering (SERS).

74. Phys. Rev. Lett. 78, 1667-1670 (1997).

75. Jahncke C.L., Hallen H.D., Paesler M.A., Nano-Raman Spectroscopy and Imaging with Near-Field Scanning Optical Microscope. // Journal of Raman Spectroscopy 1996. - Vol. 27, Iss. 8, pp. 579-586.

76. Smith D.A., Webster S., Ayad M., Evans S.D., Fogherty D., Batchelder D. Development of a Scanning Near-Field Optical Probe for Localized Raman-Spectroscopy. // Ultramicroscopy -1995,- Vol. 61, Iss. 1-4, pp. 247-252.

77. Betzig R.E., Trautman J.K.,Wolfe R., Gyorgy E.M., Finn P.L., Kryder M.H., Chang C.H., High-Density Near-Field Optical-Recording. // Journal of Appl. Phys. 1993. -Vol. 73, Iss. 10, pp. 5791-5791.

78. Betzig R.E., Trautman J.K., Wolfe R., Gyorgy E.M., Finn P.L. Near-field magneto-optics and high density data storage. //Appl. Phys. Lett. 1992. - Vol.61, pp. 142-145.

79. Durkan C., Shvets I.V., Lodder J.C. Observation of Magnetic Domains Using a Reflection-Mode Scanning Near-Field Optical Microscope. // Appl. Phys. Lett., -1997. Vol. 70, Iss. 10, pp. 13231325.

80. Hosaka S., Shintani T., Miyamoto M., Kikukawa A., Hirotsune A., Terao M., Yoshida M., Fujita K., Kammer S. Phase-Change Recording Using a Scanning Near-Field Optical Microscope. // Journ of Appl. Phys. 1996. - Vol. 79, Iss. 10, pp. 8082-8086.

81. Jersch J., Dickmann K. Nanostructure Fabrication Using Laser Field Enhancement in the Near-Field of a Scanning Tunneling Microscope Tip. //Appl.Phys.Lett. 1996. - Vol. 68, Iss. 6, pp. 868-870.

82. Martin Y., Rishton S., Wickramasinghe H.K. Optical data storage read out at 256 Gbits/in.2. // Appl. Phys. Lett. 1997. - Vol. 71, No. 1, pp. 1-3.

83. G.Tarrach. Private communication

84. Lieberman K., Ben-Ami N., Lewis-A. Fully Integrated Near-Field Optical, Far-Field Optical, and Normal-Force Scanned Probe Microscope. //Rev. of Sci. Instr. 1996. - Vol. 67, Iss. 10, pp. 3567-3572.

85. Valascovic G.A., Holton M., Morrison G.H. Parameter control, characterisation and optimisation in the fabrication of optical fiber near-field probes. //Appl. Opt. 1995, -Vol. 34, No. 7, pp. 1215-1228.

86. Pangaribuan T., Yamada K., Jiang Sh. Reproducible Fabrication Technique of Nanometric Tip Diameter Fiber Probe for Photon Scanning Tunneling Microscope. // Jpn.J.Appl.Phys., 1992, Vol. 31, No.9A, pp.L1302 L1304.

87. Mononobe S., Naya M., Saiki T., Ohtsu M. Reproducible Fabrication of a Fiber Probe with a Nanometric Protrusion for Near-Field Optics. // Appl. Opt. 1997. - Vol. 36, Iss. 7, pp. 14961500.

88. Saiki T., Mononobe S., Kusano J. Tailoring a high-transmission fiber probe for photon scanning tunneling microscope. // Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol. 68, No. 19, pp. 2612-2614.

89. Pagnot T., Pierali C. Fabrication of Multimode Fiber Tapers with a High Reproducibility of the Subwavelength Extremity Size Application to Scanning Near-Field Optical Microscope Probes. // Optics Communiications 1996, Vol. 132, Iss. 1-2, pp. 161-169.

90. Butler D.J., Nugent K.A., Roberts A. Characterization of Optical Fibers Using Near-Field Scanning Optical Microscopy. IIJourn. of Appl. Phys. 1994. - Vol. 75, Iss. 6, pp. 2753-2756.

91. Betzig E., Trautman J.K. Near-field optics: microscopy, spectroscopy, and surface modification beyond the diffraction limit. //Science. 1992. - No. 257, pp. 189-195.

92. Obermueller Ch., Karrai K. Far field characterization of diffracting circular apertures. //Appl. Phys. Lett. 1995. - Vol. 67, Iss. 23, pp. 3408-3410.

93. Grober R.D., Schoelkopf R.J., Prober D.E. Optical Antenna Towards a Unity Efficiency Near-Field Optical Probe. //Appl. Phys.Lett. -1997. - Vol. 70, Iss. 11, pp. 1354-1356.

94. M.Fee, S. Chu, T.W.Hansch Scanning electromagnetic transmission line microscope with sub-wavelength resolution. // Optics comm. 1989. - Vol. 69, No. 3,4, pp. 219-224.

95. Mihalcea C., Scholz W., Werner S., Munster S., Oesterschulze E., Kassing R. Multipurpose Sensor Tips for Scanning Near-Field Microscopy. //Appl.Phys.Lett. 1996. - Vol. 68, Iss. 25, pp. 3531-3533.

96. Ruiter A.G.T., Moers M.H.P., van Hulst N.F., De Boer M. Microfabrication of Near-Field Optical Probes. //J. of Vac. Sci. & Technol. -1996. Vol. 14, Iss. 2, pp. 597-601.

97. J. Koglin, U. C. Fischer, H. Fuchs. Scanning near field optical microscopy with the tetrahedral tip at a resolution of 6 nm. // J. of Biomed. Opt. 1996. - Vol. 1, No. 1, pp. 75-78.

98. Noell W., Abraham M., Mayr K., Ruf A., Barenz J., Hollricher O., Marti O., Guthner P. Micromachined aperture probe tip for multifunctional scanning probe microscopy. //Appl. Phys. Lett. 1997. - Vol. 70, Iss.10, pp.1236-1238.

99. Schwarz U., Berthie M.L., Couijon D., Bielefeldt H. Simple reflection scanning near field microscope using the back reflected light inside the laser cavity as detection mode. // Opt. Comm. 1997. - No. 134, pp.301-309.

100. Fukuzawa K., Kuwano H., Conversion of Evanescent into Propagating Light in Near-Field Scanning Optical Microscopy. //Journ. of Appl. Phys. 1996. - Vol. 79, Iss. 11, pp. 8174-8178.

101. Akamine S., Kuwano H., Yamada H. Scanning Near-Field Optical Microscope Using an Atomic-Force Microscope Cantilever with Integrated Photodiode. //Appl.Phys.Lett. 1996. -Vol. 68, Iss. 5, pp. 579-581.

102. Davis R.C., Williams C.C., Neuzil P. Optical-Intensity Mapping on the Nanometer-Scale by Near-Field Photodetection Optical Microscopy. //Opt. Lett. 1996. - Vol. 21, Iss. 7, pp. 447-449.

103. Васильев С.И., Казанцев Д.В., Моисеев Ю.Н., Панов В.И., Савинов С.В., Яминский И.В. Приборы локального зондирования поверхности. // Электронная промышленность, 1993, №10, с. 29-33.

104. Tarrach G., Ворр М.А., Zeisel D., Meixner A.J. Design and Construction of a Versatile Scanning Near-Field Optical Microscope for Fluorescence Imaging of Single Molecules. //Review of Scientific Instruments 1995, Vol. 66, Iss. 6, pp. 3569-3575

105. Meixner A.J., Zeisel D. Ворр M.A., Tarrach G. Superresolution Imaging and Detection of Fluorescence from Single Molecules by Scanning Near-Field Optical Microscopy. //OPTICAL ENGINEERING 1995, Vo.l 34, Iss. 8, pp. 2324-2332

106. G.Behme, A.Richter, M.Suptitz, Ch.Lienau. Vacuum near-field scanning optical microscope for variable cryogenic temperatures. //Rev.Sci.Instrum. 1997. - Vol. 68(9) pp. 3458-3462.

107. L.M. Roylance, J.B.Angell, IEEE Trans. Electron Dev. ED-26, p. 1911 (1979).

108. M.Tortonese, H.Yamada, R.C.Barrett, C.F.Quate. Atomic force miscroscope using a piezoresistive cantilever, in Transducers'91: 1991 Int. Conf. on Solid State Sensors and Actuators, 1991, Piscatway, NJ, IEEE catalog: 91CH2817-5.

109. C. W. Yuan, E. Batalla, M. Zacher, A. L. de Lozanne, M. D. Kirk, and M. Tortonese. Low temperature magnetic force microscope utilizing a piezoresistive cantilever. // Appl. Phys. Lett. -1994.-Vol. 65, pp. 1308-1310.

110. A. Volodin, K. Temst, C. Van Haesendonck, and Y. Bruynseraede. Low temperature magnetic force microscopy with enhanced sensitivity based on piezoresistive detection //Rev. Sci. Instrum. -2000.-Vol. 71, pp. 4468.

111. R. E. Thomson. Low-temperature atomic force microscope using piezoresistive cantilevers.

112. Rev.Sci. Instr. -1999. Vol. 70, Iss. 8, pp. 3369-3372.

113. J.E. Sader, I. Larson, P. Mulvaney, L. R. White, Method for the calibration of atomic force microscope cantilevers// Rev. Sci. Instrum. 66, Iss. 7, pp. 3789-3798 (1995).

114. J.W. Yi, W.Y.Shih, W.-H.Shih. Effect of length, width, and mode on the mass detection sensitivity of piezoelectric unimorph cantilevers. // J.Appl.Phys. 2002. - Vol. 91, Nr.3, pp. 16801686.

115. Landolt-Bornstein New Series III/22a, ed.in chief O.Madelung, Springer-Verlag

116. K.G. Lyon, G.L.Salinger, C.A.Swenson, G.K.White. Linear thermal expansion measurements on silicon from 6 to 340K. //J.Appl.Phys. 1977, -Vol. 48, pp.865-868.

117. Y.Okada, Y.Tokumaru, Precise determination of lattice parameter and thermal expansion coefficient of silicon between 300 and 1500K.//J.Appl.Phys. 1984. - Vol. 56, pp.314-320.

118. H.J. McSkimin, Measurement of Elastic Constants at Low Temperatures by Means of Ultrasonic Waves Data for Silicon and Germanium Single Crystals, and for Fused Silica. //J.Appl.Phys. - 1953. - 24, pp. 988-997.

119. W.Fulkerson, J.P.Moore, R.K.Williams, R.S.Graves, D.L.McElroy, Thermal conductivity, electrical resistivity and Seebeck coefficient of silicon from 100 to 1300K. //Phys.Rev., 167, pp.765-782 (1968).

120. Stahelin M., Bopp M.A., Tarrach G., Meixner A.J., Zschokkegranacher I. Temperature Profile of Fiber Tips Used in Scanning Near-Field Optical Microscopy.//Appl.Phys.Lett. 1996. - Vol. 68, Iss. 19, pp. 2603-2605.

121. Kavaldjiev D.I., Toledo-Crow R., Vaez-Iravani M. On the Heating of the Fiber Tip in a Near-Field Scanning Optical Microscope. // Appl. Phys. Lett. 1995. - Vol. 67, Iss. 19, pp. 2771-2773.

122. M. Miyamoto, T. Shintani, S. Hosaka, R. Imura. Thermal Simulation Analysis of Scanning Near-Field Optical Microscope Point Heating Mechanisms. //Jap. J. of Appl. Phys., Part 2-Letters. 1996. - Vol. 35, Iss. 5A, pp. L584-L586.

123. D.Kazantsev, G.Guttroff, M.Bayer, A.Forchel. Sample temperature measurement in a scanning near field microscope. //Appl. Phys. Lett 1998. - Vol. 72, No.6, pp. 689-691.

124. Hsu J.W.P., Fitzgerald E.A., Xie Y.H., Silverman P.J. Studies of Electrically Active Defects in Relaxed GeSi Films Using a Near-Field Scanning Optical Microscope. //Journ. of Appl. Phys.-1996. Vol. 79, Iss. 10, pp. 7743-7750.

125. T.Saiki, N.Saito, J.Kusano. Determination of slant angle of p-n interface by multiwavelength near-field photocurrent measurement.// Appl. Phys. Lett. 1996. - 69(5), pp. 644-646.

126. Saiki T., Mononobe S., Kusano, J. Spatially resolved photoluminescence spectroscopy of lateral p-n junctions prepared by Si-doped GaAs using a photon scanning tunneling microscope. // Appl. Phys. Lett. 1995. - Vol. 67, No. 15, pp. 2191-2193.

127. Richter A., Tomm J.W., Lienau Ch., Luft J. Optical Near Field photocurrent spectroscopy: A new technique for analyzing microscopic aging processes in optoelectronic devices. // Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol. 69, No. 26, pp. 3981-3983.

128. Liu J., Kuech T.F. A near-field scanning optical microscopy study of the uniformity of GaAs surface passivation. //Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol. 69, No. 5, pp. 662-664.

129. Liu J., Zhi D., Kuech T. F. GaN films studied by near-field scanning optical microscopy, atomic force microscopy and high resolution X-ray diffraction. // Journal of crystal growth. -1997. Vol. 170, No. 1/4, pp. 357-361.

130. Liu J., Perkins N.R., Kuech T.F. A near-field scanning optical microscopy study of the photoluminescence from GaN films. II Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol. 69, No. 23, pp. 35193521.

131. Horsch I., Kusche R., Marti 0., Weigl B., Ebeling K.J. Spectrally Resolved Near-Field Mode Imaging of Vertical-Cavity Semiconductor-Lasers. // J. of Appl. Phys. 1996. - Vol. 79, Iss. 8, pp.3831-3834.

132. Herzog W.D., Unlu M.S., Goldberg B.B., Rhodes G.H., Harder C. Beam Divergence and Waist Measurements of Laser-Diodes by Near-Field Scanning Optical Microscopy. //Appl. Phys. Lett.- 1997. Vol. 70, Iss. 6, pp. 688-690.

133. Li H., Wang X.Q., Hersee S.D. The Measurement of Lateral Index Variations in Unstable Resonator Semiconductor-Lasers from Spectrally Resolved Near-Field Images. // IEEE photonics Technology Lett. 1997. - Vol. 9, Iss. 1, pp. 31-33.

134. Grober R.D., Harris T.D., J.K. Trautman, Betzig E. Wegscheider W., Pfeiffer L., West K. Optical spectroscopy of GaAs/AlGaAs quantum wire structure using near-field scanning optical microscopy. // Appl. Phys. Lett. 1994, Vol. 64, No. 11, pp. 1421-1423.

135. Harris T.D., Gershoni D., Grober R.D., Pfeiffer L., West K., Chand N. Near-Field Optical Spectroscopy of Single Quantum Wires. //Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol. 68, Iss. 7, pp. 988-990.

136. Kazantsev D.V., Gippius N.A., Oshinovo J., Forchel A., Spectroscopy of GaAs/AlGaAs Microstructures with Submicron Spatial-Resolution Using a Near-Field Scanning Optical Microscope. // JETP Lett. -1996. Vol. 63, Iss. 7, pp. 550-554.

137. Hallen H.D., La Rosa A.H., Jahncke C.L. Near-Field Scanning Optical Microscopy and Spectroscopy for Semiconductor Characterization. //Phys.Stat.Sol. A-Appl.Recearch. 1995. -Vol. 152, Iss. l,pp. 257-268.

138. Rogers J.K., Seiferth F., Vaez-Iravani M. Near-Field Probe Microscopy of Porous Silicon -Observation of Spectral Shifts in Photoluminescence of Small Particles. //Appl. Phys. Lett. 1995, Vol. 66, Iss. 24, pp. 3260-3262.

139. Mertz J., Hipp M., Mlynek J., Marti O. Optical Near-Field Imaging with a Semiconductor Probe Tip. //Appl. Phys. Lett. 1994. - Vol. 64, Iss. 18, pp. 2338-2340.

140. K.Brunner, U.Bockelmann, G.Abstreiter, M.Walther, G.Bohm, G.Traenkle, G.Weimann. Photoluminescence from a single GaAs/AlGaAs quantum dot. Phys.Rev.Lett., 69, p.3216, (1992).

141. S.Fafard, R.Leon, D.Leonard, J.L.Merz, P.M.Petroff. Visible photoluminescence from N-dot ensembles and the linewidth of ultrasmall AlxIni.xAs/AlyGai.yAs quantum dots. Phys.Rev.B, 50, p. 8086, (1994).

142. First observation of narrow line from SA QD

143. Guttroff G., Bayer M., Forchel A., Kazantsev D.V., Zundel M.K., Eberl K: Investigation of Electronic Structure of InP Single Quantum Dots Using Near Field Scanning Optical Spectroscopy. // Phys.Stat.Sol. A. 1997. - No. 164, pp. 291-296.

144. D. Leonard, M. Krishnamurthy, C. M. Reaves, S. P. Denbaars, and P. M. Petroff. Direct formation of quantum-sized dots from uniform coherent islands of InGaAs on GaAs surfaces. Appl. Phys. Lett. 63, pp. 3203-3205 (1993).

145. D. Leonard, M. Krishnamurthy, S. Fafard, J. L. Merz, and P. M. Petroff. Molecular-beam epitaxy growth of quantum dots from strained coherent uniform islands of InGaAs on GaAs. // J. of Vac. Sci. & Tech. B 12, Iss. 2, pp. 1063-1066 (1994)

146. M.J.Steer, D.J.Mowbray, W.R.Tribe, M.S.Skolnick, M.D.Sturge, M.Hopkinson, A.G.Cullis, C.R.Whitehouse. Electronic energy levels and energy relaxation mechanisms in self-organized InAs/GaAs quantum dots.//Phys. Rev. B, Vol. 54, Iss. 24, pp. 17738-17744.

147. P.A.Claxton, J.S.Roberts, J.P.R.David, C.M. Sotomayor-Torres, M.S.Skolnick, P.R.Tapster, K.J.Nash. J.Cryst.Growth, 81, p.288 (1987).158 Homogenity of SA Qds

148. Y.Toda, S.Shinomori, K.Suzuki, Y.Arakawa. Polarized photoluminescence spectroscopy of single self-assembled InAs quantum dots. // Phys.Rev.B, 58, p. R10147 (1998).

149. E. Dekel, D. Gershoni, E. Ehrenfreund, D. Spektor, J. M. Garcia, and P. M. Petroff Multiexciton Spectroscopy of a Single Self-Assembled Quantum Dot. // Phys.Rev.Lett., 80 p.4991, (1998).

150. D. Gammon, E. S. Snow, B. V. Shanabrook, D. S. Katzer, and D. Park. Fine structure splitting in the optical spectra of single GaAs quantum dots. // Phys. Rev. Lett. 76, p. 3005-3008 (1996).

151. M. Grundmann, O. Stier, D. Bimberg. InAs/GaAs pyramidal quantum dots: Strain distribution, optical phonons, and electronic structure // Phys. Rev. B 52, p.l 1969-11981 (1995)

152. J.-Y. Marzin, G.Bastard. // Solid State Comm., 92,437 (1994).

153. E. Dekel, D. Gershoni, E. Ehrenfreund, D. Spektor, J. M. Garcia, and P. M. Petroff. Multiexciton Spectroscopy of a Single Self-Assembled Quantum Dot. Phys. Rev.Lett. 80, (1998).

154. R. J. Warburton, C. S. Duerr, K. Karrai, J. P. Kotthaus, G. Medeiros-Ribeiro, and P. M. Petroff. Charged Excitons in Self-Assembled Semiconductor Quantum Dots. // Phys. Rev. Lett. 79, pp. 5282-5285(1997).

155. M.Bayer, A.Schmidt, A.Forchel, F.Faller, T.L.Reinecke, P.L.Knipp, A.A.Dremin, V.D.Kulakovskii. Electron-hole transitions between states with nonzero angular momenta in the megnetoluminescence of quantum dots. // Phys.Rev. Lett. 74 p.3439 (1995).

156. R. Rinaldi, P. V. Giugno, R. Cingolani H. Lipsanen, M. Sopanen, J. Tulkki. Zeeman Effect in Parabolic Quantum Dots. // Phys. Rev. Lett. 77, p. 342 (1996).

157. A. Kuther, M. Bayer, A. Forchel, A. Gorbunov V. B. Timofeev, F. Schaefer and J. P. Reithmaier. Zeeman splitting of excitons and biexcitons in single Ino.60Gao.40As/GaAs self-assembled quantum dots. // Phys.Rev.B 58, p.R7508, (1998).

158. F. Zehnhausern, Y.Martin, K.Wickramasinghe. Scanning interferometric apertureless microscopy optical imaging with 10 Angstrom resolution. // Science 269, pp.1083-1085, (1995).

159. B.Knoll, F.Keilmann, A.Kramer, R.Guckenberger. Contrast of microwave near field microscopy. // Appl. Phys. Lett, 70, pp. 2667-269 (1997).

160. J.Renger, S.Grafstrom, L.M. Eng, R. Hillenbrand. Resonant light scattering by near-field-induced phonon polaritons.//Phys.Rev.B, Vol. 71 (2005), pp. 075410.

161. R.Hillenbrand, F. Keilmann. Complex Optical constants on a subwavelength scale.//Phys.Rev.Lett. 85, pp. 3029-3032 (2000).

162. P.Nordlander, C.Oubre, E.Prodan, K.Li, M.I.Stockman. Plasmon hybridization in nanoparticle dimmers. // Nanoletters (2004), Vol. 4, No. 5, pp. 899-903.

163. W.Rechberger, A.Hohenau, A.Leitner, J.R.Krenn, B.Lamprecht, F.R.Aussenegg. Optical properties of two interacting gold nanoparticles.//Opt. Comm., 220 (2003), pp.137-141.

164. T. Atay. J.H.Song, A.V.Nurmikko. Strongly interacting plasmon nanoparticle pairs: from dipole-dipole to conductively coupled regime.// Nanoletters, Vol.4, No.9, pp. 1627-1631 (2004)

165. R.H.Lyddane, R.G.Sachs, E.Teller. On the polar vibrations of Alcali Chalides. //Phys. Rev., 59, pp.673-674 (1941).

166. T.H.K.Barron. Long-wave optical vibrations. // Phys.Rev. 123, pp.1995-1998 (1961).

167. R.Ruppin, R.Engman. Optical phonons of small crystals. // Rep. Prog. Phys. 33, pp.149-196 (1970).

168. D.L.Mills, E.Burstein. Polaritons: the electromagnetic modes of media. // Rep. Prog. Phys. 37, pp. 817-926 (1974).

169. R Ruppin, Polariton modes of spheroidal microcrystals.// J. Phys.: Condens. Matter 10 (1998) pp. 7869-7878.

170. A. Huber, N. Ocelic, D. Kazantsev, R. Hillenbrand. Near-field imaging of mid-infrared surface phonon polariton propagation.// Appl. Phys. Lett. 87 (2005) pp.081103-081106.

171. N. Ocelic and R. Hillenbrand. Subwavelength-scale tailoring of surface phonon polaritons by focused ion-beam implantation.// Nature Materials, 1. September 2004; published online 1 August 2004, http://dx.doi.org/10.1038/nmatl 194.

172. Lieberman K., Lewis A., Simultaneous Scanning Tunneling and Optical Near-Field Imaging with a Micropipette. // Appl. Phys. Lett. 1993. - Vol. 62, Iss. 12, pp. 1335-1357.

173. Toledo-Crow R., Yang P.C., Chen Y. Near-field differential scanning optical microscope with atomic force regulation. //Appl. Phys. Lett.- 1992.- Vol. 60, Iss. 24, pp. 2957-2960.

174. Shchemelinin A., Rudman M., Lieberman K., Lewis A., A Simple Lateral Force Sensing Technique for Near-Field Micropattern Generation. //Rev. of Sci. Instrum. 1993, Vol. 64, Iss. 12, pp. 3538-3541.

175. Hsu J.W.P., Fitzgerald E.A., Xie Y.H., Silverman P.J. Near-field scanning optical microscopy imaging of individual threading dislocations on relaxed GexSij.x films. //Appl. Phys. Lett. 1994. - Vol. 65, No. 3 pp. 344-346.

176. Gregor M.J., Blome P.G., Schofer J., Ulbrich R.G. Probe Surface Interaction in Near-Field Optical Microscopy The Nonlinear Bending Force Mechanism. //Appl. Phys. Lett. - 1996. -Vol. 68, Iss. 3, pp. 307-309.

177. Durkan C., Shvets I.V. Study of Shear Force as a Distance Regulation Mechanism for Scanning Near-Field Optical Microscopy. //J. of Appl. Phys. 1996. - Vol. 79, Iss. 3, pp. 1219-1223.

178. Atia W.A., Davis Ch.C. A phase-locked shear-force microscope for distance regulation in near-field microscopy. //Appl. Phys. Lett. 1997. - Vol. 70, No. 4, pp.405-407.

179. Bielefeldt H., Horsch I., Krausch G., Lux-Steiner M., Mlynek J., Marti O. Reflection-scanning near-field microscopy and spectroscopy of opaque samples. Appl. Phys. A, 1994, Vol. 59, pp. 103-108.

180. Pylkki R.J., Moyer P.J., West P.E., Scanning Near-Field Optical Microscopy and Scanning Thermal Microscopy. //Japan. J. of Appl. Phys. Part 1-Regular papers Short Notes & Review Papers. 1994. - Vol. 33, Iss. 6B, pp. 3785-3790.

181. Tarrach G., Bopp M.A., Zeisel D., Meixner A.J. Design and Construction of a Versatile Scanning Near-Field Optical Microscope for Fluorescence Imaging of Single Molecules. //Rev. Sci. Instr. 1995. - Vol. 66, Iss. 6, pp. 3569-3575.

182. Karrai K., Grober R.D. Piezoelectric Tuning Fork Tip-Sample Distance Control for Near-Field Optical Microscopes. //Ultramicroscopy 1995. - Vol. 61, Iss. 1-4, pp. 197-205.

183. D. V. Serebryakov, A. P. Cherkun, B. A. Loginov, V. S. Letokhov. Tuning-fork-based fasthighly sensitive surface-contact sensor for atomic force microscopy/near-field scanning opticalmicroscopy//Rev. Sci .Instr. -2002 Vol.73, Nr.4, pp. 1795-1802.

184. Barenz J., Hollricher O., Marti O. An Easy-to-Use Non-Optical Shear-Force Distance Control for Near-Field Optical Microscopes. // Rev. Sci. Instr.- 1996.- Vol. 67, Iss. 5, pp. 1912-1916.

185. Ссылка на Марты, где у них датчик с пъезопластинкой

186. Decca R.S., Drew H.D., Empson K.L. Mechanical tip-to-sample separation control for near-field optical microscopy. //Rev. Sci. Instr. 1997. - Vol. 62, No.2, pp. 1291-1295.

187. Guttroff G., Keto J.M., Shih C.K., Anselm A., Streetman B.G. A Design of Reflection Scanning Near-Field Optical Microscope and Its Application to AlGaAs/GaAs Heterostructures. //Appl.Phys.Lett 1996. - Vol. 68, Iss. 25, pp. 3620-3622.

188. Bozhevolnyi S.I., Keller 0., Xiao M. Control of the tip-surface distance in near-field microscopy. // Appl. Opt. 1993. - Vol. 32, No. 25, pp. 4864-4868.

189. Chiba N., Muramatsu H., Ataka Т., Fujihira M., Observation of Topography and Optical-Image of Optical-Fiber End by Atomic-Force Mode Scanning Near-Field Optical Microscope. //Jap. J. of Appl. Phys. Part 1. 1995. - Vol. 34, Iss. 1, pp. 321-324.

190. J. W. P. Hsu, Mark Lee, and B. S. Deaver , A nonoptical tip-sample distance control method for near-field scanning optical microscopy using impedance changes in an electromechanical system. //Rev .Sci. Instr., 1995, Vol. 66, Issue 5, pp. 3177-3181.

191. K.Karrai, R.D. Grober, Piezoelectric tip-sample distance control for near field optical microscopes. //Appl.Phys.Lett. (1995), Vol. 66, Nr. 14, pp. 1842-1844.

192. R.D. Grober, J.Acimovic, J.Schuck, D.Hessman, P.J.Kindleman, J.Hespanha, A.S.Morse, K.Karrai, I.Tiemann, S.Manus. Fundamental limits to force detection using quartz tuning forks. // Rev.Sci.Instr., 2000, Vol. 71, Nr. 7, pp. 2776-2780.

193. M. Antognozzi, М. D. Szczelkun, A. D. L. Humphris, and M. J. Miles, Increasing shear force microscopy scanning rate using active quality-factor control. // Appl.Phys.Lett. 2003, Vol. 82 (17), pp. 2761-2763.

194. По нашим наблюдениям, импеданс камертона минимален на частоте резонанса, где он составляет несколько МОм.

195. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (пер. с англ. Бронина Б.Н., Коротова А.И., Микшиса М.Н. и др.) //№: Мир, Изд. 5-е, перераб. 6-е, ISBN: 5-03-003315-7/5-03003395-5/0-521-37095-7

196. J.W.G.Tyrrell, D.V.Sokolov, H.U. Danzebrink. Development of a scanning probe microscope compact sensor head featuring a diamond probe mounted on a quartz tuning fork. //Meas. Sci. Technol., 2003, Vol. 14, pp.2139-2143.

197. T. R. Albrecht, P. Griitter, D. Home, and D. Rugar. Frequency modulation detection using high-Q cantilevers for enhanced force microscope sensitivity.//J. of Appl. Phys., 1991, Vol. 69, Iss. 2, pp. 668-673.

198. F.J.Giessibl, A direct method to calculate tip-sample forces from frequency shifts in frequency-modulation atomic force microscopy.//Appl. Phys. Lett. 78, pp. 123-125 (2001).

199. Справочные данные на микросхему AD829, производимую Analog Devices, доступны в Интернете по адресу:http://www.analog.com/UploadedFiles/DataSheets/110698496AD829g.pdf

200. H.-U. Danzebrink, D.V. Kazantsev, С. Dal Savio, К. Pierz, В. Guttler. Optical microscope with SNOM option for micro- and nanoanalytical investigations at low temperatures. //Appl. Phys. A, (2003), Vol. 76, Nr. 6, pp. 889-892.

201. Раденко М.Е., Сеньков В.К. Реализация волоконно-оптического интерфейса для микропроцессорных систем. // Микропроцессорные средства и системы. 1986.-№ 2, с. 126131.