散乱型近視場フーリエ変換赤外線分光法における境界誘導補助特徴

六角形の窒化ホウ素（HBN）を含む層状結晶のフォノン腸極（PHP）は、散乱型スキャン近接光学顕微鏡（S-SNOM）とフーリエ変換赤外線（FTIR）スペクトル鏡検査を組み合わせて調査されています。それにもかかわらず、このようなS-SNOMベースのFTIRスペクトル機能の多くは、特に境界の影響に起因するものであるものの多くのものです。ここでは、S-SNOMイメージングによってサポートまたは吊り下げられた薄層HBNシートの実地PHP伝播を観察します。次に、高電力ブロードバンドIRレーザーソースを使用して、サポートされたHBNと懸濁HBNの両方から散乱タイプの近接フィールドFTIR分光法を使用して得られた、近距離の振幅スペクトルの2つの主要なピークと複数の補助ピークを特定します。主要なPHP伝播干渉ピークは、IR照明がHBNエッジから離れたときに、主要な面内フォノンピークに向かって移動します。エッジと基質界面に関連するさまざまな境界条件に関して、サポートされた吊り下げられたHBNシートからの近視振幅スペクトルの補助ピーク間の特定の違いが調査されます。結果は、高度なナノフォトニックアプリケーションのヘテロ構造で調査される場合があります。

Phonon-polaritons (PhPs) in layered crystals, including hexagonal boron nitride (hBN), have been investigated by combined scattering-type scanning near-field optical microscopy (s-SNOM) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. Nevertheless, many of such s-SNOM-based FTIR spectra features remain unexplored, especially those originated from the impact of boundaries. Here we observe real-space PhP propagations in thin-layer hBN sheets either supported or suspended by s-SNOM imaging. Then with a high-power broadband IR laser source, we identify two major peaks and multiple auxiliary peaks in the near-field amplitude spectra, obtained using scattering-type near-field FTIR spectroscopy, from both supported and suspended hBN. The major PhP propagation interference peak moves toward the major in-plane phonon peak when the IR illumination moves away from the hBN edge. Specific differences between the auxiliary peaks in the near-field amplitude spectra from supported and suspended hBN sheets are investigated regarding different boundary conditions, associated with edges and substrate interfaces. The outcomes may be explored in heterostructures for advanced nanophotonic applications.