Prinzip

Mit Hilfe optischer Nahfeldmikroskopiesonden können optische Mikroskopieaufnahmen deutlich unter der optischen Auflösungsgrenze gewonnen werden. Dazu muss eine Apertur (typ. < 100 nm) aus der Licht austritt in sehr geringem Abstand (< 10 nm) über die zu untersuchende Probe geführt werden.
Bei unserem Konzept ist eine Mikrotechnisch gefertigte Aperturspitze auf die Stirnfläche einer Glasfaser montiert. Das in der Glasfaser geführte Licht koppelt somit an der Basis der Spitze ein und an der Apertur wieder aus und durchleuchtet die Probe. Ein Photomultiplier detektiert die durch die Probe gedrungene Lichtintensität.

  

Prozessierter Wafer

Prinzipbild eines optischen Nahfeldmikroskops

Nahfeldoptische Mikroskopieaufnahme einer Testprobe (Fischerprobe)

  

Zur z-Positionierung der Aperturspitze wird die Glasfaser mittels eines Piezos in laterale Schwingung mit Resonanzfrequenz angeregt. Bei sehr kleinen Abständen zwischen Spitze und Probe kann eine Verschiebung der Resonanzfequenz detektiert werden, die zur Abstandsregelung genutzt wird. Durch flächiges Abrastern wird so eine Transmissionsabbildung der Probe mit einer Auflösung von ca. 100 nm erreicht.

 

Realisierung:

Zunächst wird die Fertigung der Aperturspitze auf Waferbasis in großer Stückzahl durchgeführt. Parallel werden die Glasfasern in einem speziellen Batchprozess am vorderen Ende auf einen Durchmesser von 40 µm verjüngt. Danach werden die Aperturspitzen auf die Stirnfläche der Glasfasern montiert. Zuletzt wird die so entstandene Nahfeldoptische Sonde mit einem Präzisionsmontageverfahren auf einem Anwenderspezifiischen Piezomodul fixiert.

 

Verwendete Technologie:

  • Herstellung von Mikrospitzen
  • Mikromontage

Ähnliche Anwendungsmöglichkeiten:

  • Drucksensoren auf Glasfaserbasis
  

REM-Aufnahme einer Aperturspitze

 

Nahfeldoptische Sonde als Mikrosystem