：：AZoNanotechnology記事
トピックがカバー
背景
はじめ
ハイスピードの重要性は、情報とエネルギー輸送のためにインターコネクト
光の利点は、インターコネクト
金属ナノ構造に基づいて相互接続
走査型ニアフィールド光学顕微鏡による表面プラズモン-ポラリトンの調査
柄のゴルフフィルムで表面プラズモン-ポラリトンの伝搬の調査
まとめ
背景
WITecは、光と走査型プローブ顕微鏡のための新しいソリューションを中心とした科学的および産業用アプリケーション向けの高性能計測機器のメーカーです。
はじめ
ナノエレクトロニクスとスタンフォード大学教授Brongersmaのフォトニクスグループの研究は、ナノメートルサイズの電子および光デバイスの作製と評価に焦点を当てています。このフィールドでは、教授Brongersmaは、金属ナノ構造の光学的性質を調査しています。これらの構造は、入射光子の波長よりもはるかに小さなスケールでの光を透過して操作する、閉じ込めるの可能性を提供するために、金属表面のプラズモン励起のユニークな特性を利用する。
ハイスピードの重要性は、情報とエネルギー輸送のためにインターコネクト
ナノテクノロジーの将来の発展のために、それはナノメートルレベルで制御された情報とエネルギーの輸送を可能にする通信チャネルを提供することが不可欠です。電子の密なネットワークの設計は簡単な作業ではチップ上にナノスケールデバイスの膨大な数を一緒にリンクすることができます相互接続。金属のピッチと断面の減少は、局所的な加熱を生じさせる相互接続と相互接続された構造のRC時定数の増加（遅延）。
光の利点は、インターコネクト
光はこのような問題を示さない相互接続する。また、光がため彼らのより高い動作周波数の容量を持ってはるかに高い情報を持って相互接続する。残念ながら、従来の光がうまくスケールダウンしていない相互接続する。誘電体の光学部品の小型化が根本的に光の回折限界によって制限されます。回折によって設定された限界を超えて個々のナノデバイスと光インターコネクションは、途方もなくナノスケール構造の情報処理能力を拡大することができる機構を提供する。
金属ナノ構造に基づいて相互接続
金属ナノ構造体は、しばしば非常に高速に処理速度の夢を実現するために、これらの問題に取り組むために、電子的、光学的特性の正確に正しい組み合わせを持っている。一般的に、例えばCuやAlなどの電気的相互接続に使用される金属は、表面プラズモンポラ（SPPS）の励起を可能にする。 SPP内では金属 - 誘電体界面に沿って伝搬する電磁波であり、金属中の自由電子に結合される。
走査型ニアフィールド光学顕微鏡による表面プラズモン - ポラリトンの調査
これらの表面プラズモン-ポラリトン（SPP内を）調べるために、教授Brongersmaのグループが使用WITecプラズモニック導波路上の実験のためにスキャンニアフィールド光学顕微鏡alpha300 S.を、スタンフォード大学ナノエレクトロニクスとフォトニクスグループが変更されたalpha300 Sをに光子は、トンネル顕微鏡（PSTM）をスキャン。 PSTMでは、SPP内は、顕微鏡の対物レンズを用いて構造の励起レーザーを集中し、金属の構造や相互接続に沿って励起することができます。 SPP内の伝播は、微細加工用いて画像化することができますWITec SNOM -カンチレバープローブを。これらのプローブは、光が散乱されることができる中空ピラミッド型の先端の頂点にサブ波長開口（約50nmの直径）、そのような光電子増倍管などの光検出器に向かって収集し、指示を持っている。検出された信号は、直接先端の下に地元の光強度の測定を提供し、金属表面に先端を走査することで、SPP内の伝播を撮像することができます。 alpha300 Sで達成可能な光学解像度は50〜100 nmの範囲にある。
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図1（）ブラッグ格子をFIBを用いて作製されているにAu膜のSEM像。 （b）のSPP波のPSTMの画像は、ブラッグ格子に向かって金属膜に沿って立ち上げました。定在波の干渉パターンの観察にブラッググレーティングの結果から、SPPの後方反射。
柄のゴルフフィルムで表面プラズモン - ポラリトンの伝搬の調査
の操作alpha300 S PSTMモードでは、パターニングされたAu膜（図1a）上でSPP内の伝播を調べることによって説明できます。ここでは、集束イオンビーム（FIB）は、SPP波を反映するようにブラッグ回折格子として機能する平行な溝、一連のを定義するために使用されていました。図。図1bは、780nmの波長のレーザーで励起し、ブラッグ格子に向けSPP波のPSTM像を示しています。画像で観測された定在波の干渉パターンの格子の結果から、SPPの後方反射。このタイプの実験から、SPP内の波長は、簡単な方法で決定し、理論と比較することができます。
電子ビームリソグラフィーを55 nmのは50nmから5μmまでのストライプ幅を持つSiO 2ガラススライド上に厚いAuのストライプを生成するために使用されています。彼らは、製造するために酸化していない、とCuおよびAlと定性的に同様のプラズモン応答を示すやすいようにAuのストライプは、基本的な導波管の輸送研究に理想的です。図。図2aは、SPP内の幅を変えるの金属のストライプに起動することができますから、大きな金のエリアで構成される典型的な装置の光学顕微鏡写真を示す。 250nmの広いストライプの走査型電子顕微鏡（SEM）像をインセットとして表示されます。赤い矢印は光が1μm幅のストライプに焦点を当てたレーザーのスポットから起動する方法を模式的に示しています。イチジク。 2B、2C、および780 nmで励起し、それぞれ、3.0ミクロン、1.5ミクロン、0.5μm幅のAuのストライプに沿って伝播するSPP内の2D表示のPSTM画像。 3.0μm幅のストライプは、数十μm以上のシグナルを伝達するために使用することができます。
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図2（）電子ビームリソグラフィーにより発生する大きなランチパッドに接続されている金のストライプの配列を持つSiO 2基板の光学顕微鏡像。赤い矢印は、1μm幅のストライプにSPPの起動を示しています。 （B、C、およびD）SPP内のPSTMの画像はそれぞれ、780 nmで励起3.0μmである、1.5μmの、および0.5μm幅のAuのストライプに沿って伝播する。
まとめ
とalpha300 S PSTMモードで使用されている、それは、プラズモニック構造とその動作を決定するために、より複雑なアーキテクチャのデバイスに直接画像SPPの伝播は可能です。これは、デバイスが入力ポートと出力ポートを持つブラックボックスと見られているフォトニックデバイスのための典型的な特性評価の手順とはかなり異なります。そのようなケースでは、デバイスの動作は、入力ポートで提供されるさまざまな刺激に対する出力ポートで測定された応答から推論されます。 PSTMは、ボックス内のピークを提供し、プラズモニックデバイスの内部動作を観測する直接的な方法を提供することにより、明確な利点を提供します。
ソース：ナノスケールで光を導く- WITecによって顧客レポート
このソースの詳細についてはをご覧くださいWITecを 。