Enhancing resolution, efficiency, and understanding in IR and THz near-field microscopy

Abstract

La microscopía óptica de dispersión de campo cercano (s-SNOM) y la espectroscopía de infrarrojo por trsnformada de Fourier (nano-FTIR) resuelta a escala nanométrica son técnicas de caracterización bien establecidas y fiables que proporcionan una resolución a nanoescala muy por debajo del límite de difracción de la microscopía clásica. Sin embargo, las posibles mejoras con respcto a la resolución espacial, la sensibilidad o interpretació de los espectros de campo cercano medidos y los contrastes materiales aún no se han coloreado en gran medida. Dado que tanto el s-SNOM como el nano-FTIR se basan en la interacción de campo cercano entre una sonda de metal afilado iluminada con un rayo láser enfocado, así como el espécimen bajo inversión, todas estas propiedades dependen en gran medida del material y la geometría tanto de la sonda como de la muestra misma. Por lo tanto, una investigación exhaustiva y la comprensión de la influencia de la sonda y la muestra en los datos s-SNOM y nano-FTIR registrados es clave para la mejora de las técnicas. Para lograr este objetivo, esta tesis presenta sondas de campo cercano s-SNOM y nano-FTIR novedosas y fabricadas a medida, y utiliza sondas de prueba bien definidas para estudiar y mejorar significativamente la resolución, la eficiencia y el contraste espectral. Los experimentos presentados dan una nueva visión del proceso de formación de imágenes en s-SNOM, logran una resolución sin precedentes de 5 nm. y mejoran la eficiencia de las sondas de campo cercano de THz diez veces, mientras que todos los resultados presentados son corroborados por modelos numéricos.