Читать онлайн «Ближнепольная оптика: Учебное пособие»

Предисловие Идея разработки и издания учебного пособия по ближнепольной оптике принадлежит профессору М. Н. Либенсону. Он одним из первых в России оценил важность нового раздела физики, возникшего в начале 80-х годов и быстро завоевавшего признание. По его инициативе работы по ближнепольной оптике были начаты в ГОИ им. С. И. Вавилова и СПб ГУИТМО (Санкт-Петербург), а затем и в ряде других научных центров. Профессор М. Н. Либенсон любил цитировать выдержки из доклада, представленного на одном из международных конгрессов, в котором появление ближнепольной оптики приравнивалось по значимости к изобретению лазеров и голографии, вместе составивших три этапа научно- технической революции в оптике ХХ столетия. Он всячески способствовал привлечению к работе студентов и молодых специалистов, способных в будущем реализовать на практике уникальные возможности, открывающиеся при внедрении методов ближнепольной оптики в технику записи и считывания информации, нанолитографию и другие перспективные технологии. Профессор М. Н. Либенсон наметил план курса и содержание ряда разделов, но не успел довести работу до конца. Мы посвящаем нашу часть совместного труда памяти Михаила Наумовича. Г. С. Жданов, Г. А. Марциновский 3 1. Введение. История возникновения и развития ближнепольной оптики Стремительное развитие вычислительной техники в конце XX столетия стало возможным благодаря резкому повышению плотности компоновки элементов электронных схем. На смену микротехнологиям пришли нанотехнологии, потребовавшие разработки новых методов анализа поверхности твердых тел. Среди приборов, предназначенных для исследования поверхности с высоким пространственным разрешением, особое место принадлежит отряду сканирующих зондовых микроскопов (СЗМ). Их первым представителем стал сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), принесший его создателям Нобелевскую премию вскоре после опубликования первых результатов. Не меньшую известность приобрел и изобретенный несколькими годами позднее атомно-силовой микроскоп (АСМ), решивший проблему исследования поверхностного рельефа диэлектриков. Оба прибора позволяют не только изучать поверхность, но и модифицировать ее, например, наносить рисунок по заданной программе. Чрезвычайно заманчива идея сочетать в одном приборе высокое пространственное разрешение СЗМ с многочисленными достоинствами оптических методов: быстродействием, возможностью перестройки в широких пределах частоты и мощности излучения, отсутствием жестких требований к образцу и среде и т. д. На первый взгляд, эта идея неосуществима, так как согласно установившимся представлениям пространственное разрешение оптических приборов ограничено дифракцией и не может существенно отличаться от длины полуволны света λ/2. Однако классические законы дифракции, как и других явлений, связанных с волновой природой света, основаны на неявном допущении, что элементы оптической схемы, например, линза объектива и образец, находятся на значительном (по сравнению с λ) расстоянии друг от друга.