ナノ・サーフェス特性評価

新材料の研究開発分野では、表面状態のナノスケールでの調査への関心がますます高まっています。該当する科学分野としては、無機材料(例:シリコン、金属、グラフェン)、有機材料(例:ポリマー、液体)、生物材料(例:膜、細胞)など、他にも多数の分野が含まれます。

関心は、表面の形状だけでなく、剛性などの機械特性や、表面電位などの電気特性、さらには表面磁界を極小スケールで観察できるという事実にも集まっています。

ナノ・サーフェス特性評価

テクノロジー

走査型プローブ顕微鏡(SPM)

 

従来の光学顕微鏡で得られる最大倍率は約800~1000倍であり、この倍率は光の性質が元になっています。これより高い倍率を得るために、走査型電子顕微鏡(SEM)が使用されています。中でも、透過電子顕微鏡(TEM)は、単一原子を示すことができ、よって可能な限り最高の倍率を提供します。それなのになぜ、別のタイプの顕微鏡である走査型プローブ顕微鏡(SPM)が存在するのでしょうか?

その理由の1つは、透過電子顕微鏡で調べるサンプルは薄くスライスする必要があり、この処理によってサンプルが破壊されてしまう危険性ためです。SPM法では、サンプルにダメージを与えずに、原子(高さ)分解能で表面構造のイメージングを行います。また、別の理由としては、SPM顕微鏡で提供されるイメージングの種類があります。結果が、3D画像のように表示されるのです。これは、2D情報しか評価しない場合も同様です。これは光学顕微鏡を使用した場合であり、サンプルの表面構造を電子顕微鏡で調べるのは非常に困難です。表面プロファイルを最高の分解能で測定するには、サンプルをスライスする必要があります。さらに、SPMは、大気中で動作し、電子顕微鏡や光学顕微鏡とは異なり、他の物理的効果も測定ができます。これには、ケルビンプローブフォース顕微鏡(KFM)などの電気特性や、磁気特性(磁気力顕微鏡、MFM)も含まれます。

 

図2.スペクトル範囲図2.スペクトル範囲

SEM AFM

 

なぜSEM-AFMの複合システムを構築するのでしょうか?その理由は、複合SEM-AFMシステムには、2つのシステムがそれぞれ独立している場合と比較して、多数のメリットがあるためです。
複合システムには、表面とナノ構造を測定する新機能があります。SEMとAFMを組み合わせると、AFMチップを正確に位置決めできます。AFMは、表面の形状や、電気・機械特性に関する正確な情報を提供します。

アプリケーション:

  • 次のような表面特性の分析:
    • サンプル表面の磁気力  
    • ケルビンプローブフォース顕微鏡(KFM)による表面の化学ポテンシャル
    • 表面やその他多数の導電性
  • SMDキャパシタの層構造に沿った電位分布
  • 形状・電気特性
  • 2つの電極材料間の電位差

  • グラフェンや他の2D材料

  • 以下に対する特性評価:
    • 半導体のナノサイズデバイスや機能構造のヘテロ構造
    • エネルギー貯蔵
    • 持続可能なエネルギーの生産

その他の測定も、当社のビデオアプリケーションでご覧いただけます。

複合システムのその他のメリットは、当社の記事「SEM and AFM – high resolution with overview」をお読みください。

SEM AFM形状

お問い合わせ

ご質問・ご相談はこちら

TEL 045-620-7960

日本セミラボ株式会社株式会社

〒222-0033
神奈川県横浜市港北区新横浜2-15-10
YS新横浜ビル6階
TEL: 045-620-7960(代表) FAX: 045-476-2146

セミラボグループ
セミラボグループロゴ
Semilab AMSロゴ
Semilab QC ロゴ
Semilab SDI ロゴ
Semilab Sopra ロゴ
Semilab SSM ロゴ