抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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ナノサイズの物体や構造の周囲に発生する局在光によって観察対象を局所的に照らし,その位置の関数として光学情報を可視化する装置が近接場光学顕微鏡(NSOM)である。局在光発生方法は,薄い金属膜に開けた小孔を用いて局在光を発生させる方法と金属探針を用いる方法がある。著者らは,特に光損失が大きい箇所をできる限り短くする開口型プローブを考案した。最適な作製法は化学エッチングである。緩衝フッ酸溶液を用いると,光ファイバのコアとクラッドの溶解速度の差でテーパ構造が形成され,溶液組成によりテーパ角度を調整できる。平坦な開口面作製法として,化学エッチングでテーパ化した光ファイバの先端部全体に金属をコーティングし,サファイアなどの固い基板に押し付け平坦な開口面を作製する。開口型NSOMには局所照明モード,局所集光モード,局所照明・局所集光モードが存在する。局所照明・局所集光モードの装置は,通常レーザ光を光源として用い,必要に応じ光学素子を通過後,レーザ光をプローブに導入し,開口を通して試料に照射される。試料から反射光あるいは蛍光,ラマン散乱光などを再び開口によって集光し,外に取り出す。バンドパスフィルタや偏光素子などで分光後にフォトダイオードや光電子増倍管で信号を検出する。試料とプローブ先端との距離制御は,センサとして水晶振動子(チューニングフォーク,TF)を使用し,プローブ先端部を固定する。TFを共振周波数で励振し,プローブ先端が試料表面に接近し,表面との相互作用による力を受けるとTFからの共振状態が変化する。これを電気信号として検出し,フィードバック制御に利用する。距離制御のもとで試料走査を行うので,光学画像と同時に試料の凹凸画面が取得できる。幅20nm,深さ2nmのNiOナノチャネルで深さ2nmの溝が可視化された。わずかに窒素を添加したGaNAs量子井戸で高空間分解能による発光スペクトル測定と発光分布イメージング測定の双方から押さえ込み,窒素原子の存在形態に関し重要な結論を得た。NSOMによる局所的発光スペクトルのピークは4meV程度の幅をもつスペクトルと0.2meV以下の鋭いスペクトルに分類され,窒素原子がクラスタ化した領域と混晶化した領域の混在が推定できる。
