納米金屬螺旋軸錐探針的制作方法
【專利摘要】一種高空間分辨率、高靈敏度、能產(chǎn)生強縱向偏振電場和旋轉(zhuǎn)電場的納米金屬螺旋軸錐探針。該探針由納米金屬錐形結(jié)構(gòu)和螺旋結(jié)構(gòu)復合構(gòu)成，當入射光（特別是徑向偏振光）照射納米金屬螺旋軸錐探針底面時，在底面的邊緣激發(fā)表面等離激元，其沿著錐表面主要是錐表面的螺旋槽向頂端傳播，并不斷旋轉(zhuǎn)、壓縮和聚焦，在頂端形成納米聚焦的高局域強場。該強場具有很大的縱向偏振電場分量，而且具有旋轉(zhuǎn)特性。另外通過改變錐形結(jié)構(gòu)和螺旋結(jié)構(gòu)所占的結(jié)構(gòu)參數(shù)因子可以實現(xiàn)納米焦場的調(diào)控。本發(fā)明可用作掃描近場顯微鏡、原子力顯微鏡等掃描探針顯微鏡以及針尖增強拉曼光譜儀的探針，在納米傳感、納米成像、納米光刻和納米操縱等諸多領域有重要應用價值。
【專利說明】納米金屬螺旋軸錐探針
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光學和光電【技術領域】，涉及納米光電器件、表面等離子體激發(fā)、納米聚焦和矢量場，特別是一種高空間分辨率、高靈敏度、能產(chǎn)生強縱向偏振電場和旋轉(zhuǎn)電場的金屬光電探針。
【背景技術】
[0002]產(chǎn)生具有大縱向偏振電場分量的納米聚焦強場，對于提高納米光刻、納米傳感、納米成像和納米操縱的分辨率和靈敏度至關重要。利用各種納米金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生和聚焦的表面等離激元，是突破傳統(tǒng)光學衍射極限實現(xiàn)強納米聚焦的有效途徑。其中最常用的是納金屬軸錐結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)首先將入射光能量轉(zhuǎn)化為表面的離子體波，然后順著錐形結(jié)構(gòu)逐漸壓縮，同時表面等離子體波的相速度和群速度不斷減小，在錐形的尖端轉(zhuǎn)化成高度受限的等離子體模，形成高度局域化的電磁場分布，從而得到納米聚焦。
[0003]另一方面，利用平面金屬螺旋結(jié)構(gòu)，可以在遠場得到具有旋轉(zhuǎn)特性的矢量場，然而該方法得到的焦斑大小為數(shù)百納米，其空間分辨率有限，難以進一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為產(chǎn)生具有旋轉(zhuǎn)特性、大縱向偏振電場分量的納米聚焦矢量場，提供一種由納米金屬錐和納米金屬螺旋復合的高空間分辨率和高靈敏度的近場納米金屬螺旋軸錐探針。
[0005]本發(fā)明提供的高空間分辨率和高靈敏度的近場納米金屬螺旋軸錐探針，由納米金屬錐形結(jié)構(gòu)和螺旋結(jié)構(gòu)復合構(gòu)成，該探針在柱狀坐標系的結(jié)構(gòu)方程為:
【權(quán)利要求】
1.一種高空間分辨率、高靈敏度、能產(chǎn)生強縱向偏振電場和旋轉(zhuǎn)電場的納米金屬螺旋軸錐探針，其特征在于該納米金屬螺旋軸錐探針由納米金屬錐形結(jié)構(gòu)和螺旋結(jié)構(gòu)復合構(gòu)成，該探針在柱狀坐標系下的結(jié)構(gòu)方程ACA灼為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米金屬螺旋軸錐探針，其特征在于由于探針錐面的螺旋結(jié)構(gòu)，在探針頂端形成的納米聚焦電場具有旋轉(zhuǎn)特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米金屬螺旋軸錐探針，其特征在于在金屬材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)確定的條件下，當入射光場為徑向偏振光時，在探針頂端形 成的納米聚焦電場強度最大，且縱向偏振分量最大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米金屬螺旋軸錐探針，其特征在于通過改變錐形結(jié)構(gòu)和螺旋結(jié)構(gòu)所占的結(jié)構(gòu)參數(shù)因子和.&能夠?qū)崿F(xiàn)納米聚焦電場的調(diào)控；在確定不變的條件下，當時，能夠得到更 強的納米聚焦；當<2<&時，納米聚焦電場縱向分量所占的比例較大。
【文檔編號】G01Q70/10GK103439533SQ201310398918
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】匡登峰, 張德倫, 歐陽升 申請人:南開大學