日本科学技术振兴机构(JST)和理化学研究所(理研)开发出了利用频率为1T(太拉:1012)Hz左右的“太赫兹电磁波”拍摄出空间分辨率超过衍射极限的图像的技术。通过捕捉在波长更小的开口部背后产生的局部存在的电磁场(称为近场光或瞬逝光),使用波长为214.6μm的电磁波,实现了约9μm的空间分辨率。这一技术通过将开口部(孔径)、近场探针及检测器集成于一枚芯片的半导体部件实现的。检测器利用了紧邻探针下方存在的二维电子气体。
太赫兹电磁波介于光与电波之间,可适度透过可见光透不过的物质。另外,将电磁波视为光子时的光子能量达到m(毫米)eV,与半导体及超导体等的电子激励状态相同。凭借这一特性,有望应用于食品检查、建筑物等的非破坏检查、LSI的断线检查及生物体检查等领域。但是,波长长达100μ~500μm,不采用近场光技术时,只能获得与波长同等程度的空间分辨率。另外,从市售水平来看,尚不存在高灵敏度的检测器。
此次JST和理研设计、制做了将近场光测定所必需的构成要素集成于GaAs/AlGaAs异质结构半导体单芯片的部件。在紧贴直径为8μm的开口部背后配置了近场探针。由此,使开口部发生的近场光本来呈局部存在的电场分布,由探针而在空间上扩大。检测器则利用了在探针的60nm下的GaAs/AlGaAs异质界面上存在的二维电子气体。根据二维电子气体的电压变化来读取电磁波的强度分布。凭借该结构,成功提高了检测灵敏度。另外,该部件还具有不受近场光以外的电磁波(背景光等)影响的优点。
此次的研究成果已于2008年8月10日(英国时间)在英国科学杂志《Nature Photonics》的在线快报版上公开。JST和理研表示,今后将为实现更高分辨率和更高灵敏度而改进该部件。