[發明專利]Sb2Te3非線性超分辨蓋玻片

無效

• 申請號: 201310145204.X
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103235408A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 嚴輝;魏勁松
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B21/34
• 分類號: G02B21/34;G02B27/58
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及蓋玻片，特別是一種Sb₂Te₃非線性超分辨蓋玻片。

背景技術

在現代社會不斷進步、科技不斷發展的時代，用光學方法實現納米級無損傷成像已成為各個領域迫切的需求。然而，受光學衍射極限的限制，基于可見光波長的普通光學顯微鏡橫向分辨率（r=0.61λ/NA）大于200nm，其中，λ為光源波長，NA＝nsinθ為透鏡的數值孔徑），軸向分辨率z=2λ/NA²大于500nm。

在近場掃描探針顯微鏡SPM家族中，掃描隧道顯微鏡STM、原子力顯微鏡AFM、近場掃描光學顯微鏡SNOM、光子隧道顯微鏡PSTM等利用電子隧道效應，原子分子作用力，光子隧道效應等均能實現0.1～10nm量級的分辨率，但各有其局限性。此外，近場掃描探針家族均需要制作各種探針和復雜精確的電路控制系統，這在很大程度上局限了掃描探針顯微鏡的應用范圍。

發明內容

本發明目的在于提出一種Sb₂Te₃非線性超分辨蓋玻片，該蓋玻片結構簡單明了，在透明K9玻璃基底上依次鍍上ZnS-SiO₂介電干涉層、Sb₂Te₃可逆非線性半導體薄膜層以及ZnS-SiO₂保護層。利用Sb₂Te₃薄膜材料的可逆光學非線性效應實現納米尺度分辨的近場光學成像，待測樣品也不局限于固體形態，也可以是液體形態或者生物樣品，并且在不需要制備精細的探針和繁瑣的電路控制系統的情況下，觀察到樣品表面近場范圍的信息。

為了實現上述目的，本發明的技術解決方案如下：

一種Sb₂Te₃非線性超分辨蓋玻片，其特征是該蓋玻片是在透明K9玻璃上依次鍍制膜厚100nm～200nm的ZnS-SiO₂介電干涉層、膜厚5nm～100nm的Sb₂Te₃可逆非線性半導體薄膜層和膜厚5nm～20nm的ZnS-SiO₂保護層。

ZnS-SiO₂介電干涉層厚度對不同波段可見入射激光有一定差異，在100nm～200nm之間，介電干涉層對入射激光波段有減反增透作用。

Sb₂Te₃半導體薄膜材料的光學非線性效應可逆，對不同入射激光波段存在最佳非線性膜厚范圍為5nm～100nm。光束離開后非線性薄膜材料的特性恢復原狀，不受到任何損傷。

ZnS-SiO₂保護層厚度略薄，厚度范圍為5nm～20nm，和待測樣品表面緊密接觸，防止非線性膜被待測固體樣品表面劃傷或者被待測液體樣品腐蝕、溶解損壞而影響成像效果，也使得樣品表面光束在近場范圍內就被收集探測。

利用Sb₂Te₃半導體薄膜材料的可逆光學非線性效應，經透鏡聚焦后的光束經過Sb₂Te₃非線性超分辨蓋玻片時，聚焦光束與非線性薄膜材料相互作用形成一個光探針，在Sb₂Te₃非線性薄膜層內光斑顯著縮小，薄膜的非線性效應越明顯，光探針的越尖銳，非線性薄膜層出射光斑尺寸越小，從而在在普通光學顯微鏡的基礎上進一步縮小到達樣品表面的光斑能力越強，從而實現納米尺度分辨的光學成像。

所選Sb₂Te₃半導體薄膜材料光學非線性特性可逆，激光光束離開之后不會對半導體非線性薄膜材料造成損傷，所以光探針的位置可以在非線性薄膜層中隨著光束或樣品的移動而動態變化，由于材料的響應速度遠高于控制電路的響應，從而實現高速動態掃描近場光學成像。

本發明的技術效果：

本發明利用Sb2Te3半導體薄膜材料的非線性特性，采用磁控濺射法在蓋玻片表面沉積多層膜結構，用物鏡聚焦光束與非線性薄膜層相互作用形成光探針，通過該光探針觀察待測樣品表面。

本發明利用Sb₂Te₃半導體薄膜非線性的可逆性，移動激光光束或者待測樣品時光探針能夠實時快速跟蹤，從而動態掃描整個樣品表面形貌。

本發明的保護層厚度很薄，只有幾十個納米，確保從待測樣品表面返回的光在近場范圍內就被光探針重新收集，在不需要探針的情況下獲得樣品表面的近場成像。