Microsc. Microanal. Microstruct. 5, 399-407 (1994)
DOI: 10.1051/mmm:0199400504-6039900

On the way to a multi-task near field optical microscope: Simultaneous STM/SNOM and PSTM imaging

Maria Garcia-Parajo, Jean Rosiu et Chen Yong

Laboratoire de Microstructures et de Micro-électronique, CNRS, BP.107,196 Avenue Henri Ravera, 92225 Bagneux, France

Abstract
A scanning tunneling microscope (STM) can be also used as a scanning near-field optical microscope (SNOM) if the conventional STM tip is replaced by a gold coated monomode optical fibre point, and an excitation-collection optical set-up is added to the system. Due to the excellent control of tip-sample separation and especially, to the short gap separation between tip and sample (< 1 nm) controlled by the tunneling current, large improvements on the optical resolution and contrast are obtained. We describe the combined STM/SNOM system, based on a commercial STM microscope from Park Scientific Instruments, using two different excitation configurations: transmission and scattering. Simultaneous images obtained by STM and collection mode-SNOM are compared and discussed. We also describe a home-made multi-task microscope (AFM, STM, PSTM, SNOM) based on a Zeiss optical microscope and present our first tests on PSTM imaging. Finally, we mention new perspectives and applications of the developed technique.

Résumé
Un microscope à effet tunnel (STM) peut être utilisé en même temps comme un microscope optique en champ proche (SNOM), si la pointe du STM est remplacée par une pointe en fibre optique monomode métallisée avec de l'or, et si l'on ajoute un montage optique pour l'excitation et la détection. Grâce à une meilleure régulation de distance entre la pointe et l'échantillon, et surtout à une très courte distance de régulation (< 1 nm) obtenue à l'aide de l'asservissement du courant tunnel, la résolution du microscope optique en champ proche est fortement augmentée. Nous décrivons notre système STM/SNOM combiné, réalisé à partir d'un microscope STM commercial fabriqué par Park Scientific Instrument, en précisant deux configurations d'excitation différentes: l'excitation en transmission ou par diffusion. Des images obtenues simultanément par les canaux du STM et du SNOM en mode collection sont comparées et interprétées. Nous présentons également nos premières images PSTM obtenues avec un microscope multitâche (AFM, STM, PSTM et SNOM) mis au point au laboratoire à partir d'un microscope optique Zeiss. Enfin, nous évoquons de nouvelles perspectives d'application concernant ce microscope multitâche.

PACS
0779F - Near-field scanning optical microscopes.
0779C - Scanning tunneling microscopes.

Key words
Optical microscopy -- Experimental study -- STM -- Scanning near field optical microscopy -- Photon scanning tunneling microscopy -- Scanning probe microscopy -- Metrology -- Physics


© EDP Sciences 1994