4月27日，本实验室王平教授与夏金松教授、汪毅教授最新合作研究成果在《Nano Letters》在线发表。该项研究工作提出了一种基于反相位去调制的泵浦探测技术（DPP），实现了集成电路等材料的免标记远场超分辨成像，成像分辨率可达到60 nm，并且该技术可推广到其他成像技术中，为远场超分辨成像提供了新的想法。
超分辨光学成像作为本世纪光学显微成像领域的最重大突破，虽然成像分辨率可达到几十纳米，但通常需要依靠外源荧光标记和材料的特殊效应。集成电路大都采用金属导电材料和半导体材料，无法通过标记实现超分辨成像，通常要依靠SEM和AFM等成像工具实现检测，但是该方法对样品的制备和成像过程要求较高，远不如光学方法简便。
研究人员提出了一种基于反相位去调制的泵浦探测技术（DPP），该方法无需标记，且不要求材料具有饱和效应。通过在激光聚焦面上附加一个环形泵浦激光，增加反相位调制技术形成一个被调制的亚衍射极限聚焦中心，有效的提高了焦点处的点扩散函数，突破了光学系统的成像分辨率。研究人员利用该系统对单壁碳纳米管(SWCNT)和单层石墨烯进行成像，证明该系统成像分辨率可达61 nm。由于铜互连层具有很强的泵浦探测响应，研究人员在45 nm工艺CPU芯片的表征上，显示了宽度为78 nm的精细金属结构。DPP在CPU芯片纵截面成像上详细描述了从M10层到M1层复杂的金属互连层结构，DPP系统对金属互连层的超分辨显示结果与SEM显示的结果一致。这种无标记的超分辨光学技术为材料的表征与检测提供了一种新的成像方式。
图1. DPP成像系统图。a,系统装置图；b,涡旋相位和相应的聚焦点光斑；c. DPP原理图
图2. 单壁碳纳米管（a-c）和单层石墨烯（d-f）超分辨成像
图3. 45 nm工艺CPU的金属互连层纵截面成像
《Nano Letters》是纳米材料领域的重要期刊。博士生杨光、杨驰为本文的同等贡献第一作者，王平教授、夏金松教授、汪毅教授担任通讯作者，湖南大学化学化工学院袁荃教授和华中科技大学武汉光电国家研究中心甘棕松教授为合作者。华中科技大学武汉光电国家研究中心为第一单位。
该研究工作得到了国家自然科学基金（62075076），群体项目(61421064)，武汉光电国家研究中心创新基金的大力支持。
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https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c00403
