[发明专利]Sb2Te3非线性超分辨盖玻片

说明书

技术领域

本发明涉及盖玻片，特别是一种Sb₂Te₃非线性超分辨盖玻片。

背景技术

在现代社会不断进步、科技不断发展的时代，用光学方法实现纳米级无损伤成像已成为各个领域迫切的需求。然而，受光学衍射极限的限制，基于可见光波长的普通光学显微镜横向分辨率（r=0.61λ/NA）大于200nm，其中，λ为光源波长，NA＝nsinθ为透镜的数值孔径），轴向分辨率z=2λ/NA²大于500nm。

在近场扫描探针显微镜SPM家族中，扫描隧道显微镜STM、原子力显微镜AFM、近场扫描光学显微镜SNOM、光子隧道显微镜PSTM等利用电子隧道效应，原子分子作用力，光子隧道效应等均能实现0.1～10nm量级的分辨率，但各有其局限性。此外，近场扫描探针家族均需要制作各种探针和复杂精确的电路控制系统，这在很大程度上局限了扫描探针显微镜的应用范围。

发明内容

本发明目的在于提出一种Sb₂Te₃非线性超分辨盖玻片，该盖玻片结构简单明了，在透明K9玻璃基底上依次镀上ZnS-SiO₂介电干涉层、Sb₂Te₃可逆非线性半导体薄膜层以及ZnS-SiO₂保护层。利用Sb₂Te₃薄膜材料的可逆光学非线性效应实现纳米尺度分辨的近场光学成像，待测样品也不局限于固体形态，也可以是液体形态或者生物样品，并且在不需要制备精细的探针和繁琐的电路控制系统的情况下，观察到样品表面近场范围的信息。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种Sb₂Te₃非线性超分辨盖玻片，其特征是该盖玻片是在透明K9玻璃上依次镀制膜厚100nm～200nm的ZnS-SiO₂介电干涉层、膜厚5nm～100nm的Sb₂Te₃可逆非线性半导体薄膜层和膜厚5nm～20nm的ZnS-SiO₂保护层。

ZnS-SiO₂介电干涉层厚度对不同波段可见入射激光有一定差异，在100nm～200nm之间，介电干涉层对入射激光波段有减反增透作用。

Sb₂Te₃半导体薄膜材料的光学非线性效应可逆，对不同入射激光波段存在最佳非线性膜厚范围为5nm～100nm。光束离开后非线性薄膜材料的特性恢复原状，不受到任何损伤。

ZnS-SiO₂保护层厚度略薄，厚度范围为5nm～20nm，和待测样品表面紧密接触，防止非线性膜被待测固体样品表面划伤或者被待测液体样品腐蚀、溶解损坏而影响成像效果，也使得样品表面光束在近场范围内就被收集探测。

利用Sb₂Te₃半导体薄膜材料的可逆光学非线性效应，经透镜聚焦后的光束经过Sb₂Te₃非线性超分辨盖玻片时，聚焦光束与非线性薄膜材料相互作用形成一个光探针，在Sb₂Te₃非线性薄膜层内光斑显著缩小，薄膜的非线性效应越明显，光探针的越尖锐，非线性薄膜层出射光斑尺寸越小，从而在在普通光学显微镜的基础上进一步缩小到达样品表面的光斑能力越强，从而实现纳米尺度分辨的光学成像。

所选Sb₂Te₃半导体薄膜材料光学非线性特性可逆，激光光束离开之后不会对半导体非线性薄膜材料造成损伤，所以光探针的位置可以在非线性薄膜层中随着光束或样品的移动而动态变化，由于材料的响应速度远高于控制电路的响应，从而实现高速动态扫描近场光学成像。

本发明的技术效果：

本发明利用Sb2Te3半导体薄膜材料的非线性特性，采用磁控溅射法在盖玻片表面沉积多层膜结构，用物镜聚焦光束与非线性薄膜层相互作用形成光探针，通过该光探针观察待测样品表面。

本发明利用Sb₂Te₃半导体薄膜非线性的可逆性，移动激光光束或者待测样品时光探针能够实时快速跟踪，从而动态扫描整个样品表面形貌。

本发明的保护层厚度很薄，只有几十个纳米，确保从待测样品表面返回的光在近场范围内就被光探针重新收集，在不需要探针的情况下获得样品表面的近场成像。