新型时间分辨原子力显微镜技术捕获超快光诱导现象

尽管科学技术取得了显着进步，但快速进步也暴露了许多技术领域的局限性。支持超高速通信和人工智能 (AI) 的半导体器件面临的紧迫挑战是开发具有 2 纳米 (nm) 基本结构的高性能器件。

在这个尺度上，单原子缺陷结构和微小的电子行为扰动极大地影响宏观现象，在器件功能中发挥着至关重要的作用。因此，理解和控制纳米尺度的高速物理和化学现象对于开发高性能器件至关重要。

研究团队此前开发了一种时间分辨扫描隧道显微镜(STM)方法，将STM与激光技术相结合，以实现纳米级的空间分辨率和飞秒级的时间分辨率。该方法有助于阐明各种光激发动力学。然而，STM 对探针和样品之间电流的依赖限制了其在导电材料中的应用。

在发表在《应用物理快报》上的研究中，该团队开发了一种新的时间分辨 AFM 系统，通过将 AFM 与他们独特的超短激光脉冲技术相结合来增强其可操作性。这一发展允许以纳米分辨率测量更广泛的材料(包括绝缘体)的高速动力学。

采用独特的方法来抵消激光照射引起的探头和样品的热膨胀，从而能够采集具有极高信噪比 (SN) 的时间分辨信号。另外，激光振荡采用电气控制，提高了操作性。

AFM 测量各种物体的能力使本研究中开发的技术具有广泛的应用，从学术研究扩展到工业、医学和其他领域。预计它将通过大大拓宽探索范围来促进新原理的发现和新领域的诞生。