Исследователи НИТУ МИСИС разработали более точную методику микроволновой микроскопии, перспективную для изучения структуры и состава полупроводников, магнетиков и органических материалов, например структуры молекул ДНК. Однако классический метод зачастую выдаёт помехи. Учёным удалось преобразовать их в полезный сигнал. С помощью нового источника сигнала микроскоп может точнее различать похожие по составу материалы.
Работоспособность традиционной методики, где полезным является сигнал, отраженный от открытого конца микроволнового копланара, т.е. области чувствительности, зависит от эффективного подавления паразитного сигнала в линии — щелевой моды, которая искажает отраженный сигнал. Обычно подавление производится установкой металлического мостика, уравновешивающего потенциалы земель копланара и подавляющего паразитную моду. Исследователи НИТУ МИСИС преобразовали эту помеху в новый полезный сигнал, захватив уравновешивающий ток в мостике, который позволил отличить тонкоплёночную структуру со слабым контрастом от диэлектрической подложки с точностью 98,7%.
«Ближнепольная СВЧ-микроскопия — это один из важнейших инструментов для измерения электродинамических свойств веществ в диапазоне микроволновых частот. С помощью устройства можно исследовать не только поверхность, но и объем неметаллических образцов.
— Павел Гладилович, нженер Дизайн-центра квантового проектирования НИТУ МИСИС.
Для демонстрации возможностей новой методики использовалась тонкая плёнка гранулированного алюминия на подложке из сапфира. Исследование проводилось на базе лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий НИТУ МИСИС. Подробные результаты описаны в научном журнале AIP Advances (Q2).
«Этот метод микроскопии используется во многих сферах, позволяя изучать состав полупроводников, доменные структуры магнетиков, свойства сверхпроводящих материалов и органических, таких как молекулы ДНК. Ещё одним способом применения ближнепольного СВЧ-микроскопа может стать исследование паразитных двухуровневых систем в подложках, на которых размещены сверхпроводниковые квантовые биты (кубиты).
— Андрей Саблук, ведущий инженер Дизайн-центра квантового проектирования НИТУ МИСИС.
В дальнейших исследованиях ученые планируют усовершенствовать систему трехмерного сканирования образцов, а также масштабировать новую методику для исследования структур с рекордным разрешением.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда.
Нет комментариев