惟是有光 格物探真


图1:单石墨烯拉曼光谱G峰,数值拟合出峰高

图2:沿蓝线逐点采集石墨烯光谱做线扫描,跨过石墨烯边缘

图3:沿线扫描方向石墨烯G峰峰高的分布,对石墨烯边缘处的峰高台阶进行数值拟合,计算台阶宽度
参考中科院半导体所谭平恒教授近期论文中提出的对共焦拉曼光谱横向空间分辨率的测量方法(Rev. Sci. Instrum. 97, 023702 (2026) ),在我们研发的设备上使用数值孔径NA=0.9的物镜对Si衬底上单层石墨烯样品的边缘进行线扫描,获得了横向空间分辨率200nm的测试结果。
横向空间分辨率是共焦拉曼显微镜最核心的性能参数,它决定了仪器在微纳尺度上分辨相邻微小区域、捕捉局部化学与结构信息的能力。传统拉曼显微镜受光学衍射限制,横向分辨率通常在微米量级,无法满足纳米材料与先进器件的精细表征需求;共焦拉曼通过针孔滤除焦外信号,可将分辨率推进至亚微米,理论极限由激发波长与物镜数值孔径共同决定。长期以来,行业缺少统一、准确、可重复的分辨率定量标定方法,传统刀口法易受样品边缘信号畸变、局部增强等伪影影响,测量结果偏差大、标准不统一。
基于谭平恒教授团队发表于 * Rev. Sci. Instrum. 97, 023702 (2026)* 的最新研究,采用单层石墨烯边缘线扫描 + G 峰强度台阶拟合的方式,可实现共焦拉曼横向分辨率的精准定量测定。该方法利用石墨烯原子级厚度消除边缘伪影,通过峰高分布拟合直接给出真实分辨率,同时明确了数值孔径、针孔大小、聚焦状态、光束填充效率对最终分辨率的影响规律,为拉曼系统性能校准提供了权威、标准化方案。
在实际应用中,200nm 超高分辨率让拉曼光谱具备了纳米级 “视力”:在二维材料表征中可清晰分辨层数、边缘结构与缺陷分布;在半导体芯片领域可定位亚微米应力、掺杂不均与界面缺陷,支撑先进制程检测与失效分析;在高分子、生物样品中实现微区相结构与组分的无标记成像;在文物、地质等领域对微小区域实现无损精准鉴定。更高的空间分辨率意味着更细微的结构可被识别、更局部的信息可被获取,直接提升科研深度与工业检测精度,是高端拉曼设备面向前沿科研与高端制造的核心竞争力。