質量分析可能な走査型プローブ顕微鏡の開発と薄膜形態変化のIn-situ観察

开发能够进行质谱分析和原位观察薄膜形貌变化的扫描探针显微镜

• 批准号: 09750075
• 负责人: 岩田 太
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750075/
• 关键词: STM; AFM; QCM; 薄膜; 電気化学

極細な探針を用いて高分解能で物質の表面性状を観察できる走査型プローブ顕微鏡(Scanning Probe Microscopy:SPM)は,特に半導体や電気化学分野において薄膜成長過程のその場観察に有効である。しかしながらSPM観察像は主に表面形態のみであり,しかも薄膜表面全体における局所的情報である.このため,SPM装置と他の測定法との複合的観測手段が望まれている.本研究では薄膜の質量変化を高感度で測定できる水晶マイクロバランス法(Quartz Crystal Microbalance:QCM法)とSPM装置を組み合わせ,薄膜成長中の表面形状変化の過程とその時の薄膜の質量変化過程を同時測定できるシステムを開発した.この装置は原理的にガス中や溶液中でも動作可能である。1. ガス雰囲気中における測定走査型トンネル顕微鏡(STM)とQCM法を組み合わせた装置を開発し,Ag蒸着薄膜表面上でのガス吸着過程を表面形状と吸着現象による薄膜質量変化のその場測定を可能にした。2. 電界溶液中の電析過程溶液中で動作する原子間力顕微鏡(AFM)とQCM法を組み合わせた装置を開発し,溶液中におけるPt蒸着薄膜上のAg電析過程を観察した.ポテンショスタットからの電気量信号とQCM測定による質量変化測定から吸着物の質量分析ができ,またAFMによる表面形状測定から電析過程の様子が観察できた。3. 薄膜超微細加工への応用水晶振動子とAFMを組み合わせた同装置を用いて薄膜の超音波超微細加工へ応用した。ポリマーや金属薄膜における優れたナノスケール超音波切除加工法を確立した。

允许使用超细探针观察具有高分辨率材料的表面特性的扫描探针显微镜（SPM）对于对薄膜生长过程的现场观察特别有效，尤其是在半导体和电化学领域。但是，SPM观察图像主要仅在表面形态上，并且是整个薄膜表面上的局部信息。因此，需要在SPM设备和其他测量方法之间进行复杂的观察方法。在这项研究中，石英晶体微生体（QCM）方法的组合可以用高灵敏度来测量薄膜的质量变化，以及可以同时测量薄膜生长过程中表面形状变化的过程和当时薄膜的质量变化过程。原则上，该设备可以在气体或溶液中运行。 1。我们开发了一种装置，该设备结合了气体气氛中的扫描隧道显微镜（STM）和QCM方法，从而可以在Ag沉积薄膜表面上气体吸附过程中的表面形状和吸附过程中的薄膜质量变化和吸附现象引起的薄膜质量变化。 2。电场溶液中的电沉积过程结合了在溶液中运行的原子力显微镜（AFM）和QCM方法，并观察到溶液中PT沉积薄膜的Ag沉积过程。我们能够使用QCM测量值分析来自电位仪的吸附材料的质量，并分析质量变化测量值，使用AFM的表面曲线测量能够观察到电沉积过程。 3。薄膜超细加工的应用此设备结合了石英晶体谐振器和AFM，将其应用于薄膜的超声波超细加工。我们为聚合物和金属薄膜建立了一种出色的纳米级超声消融方法。

项目成果

F.Iwata: "In-situ atomic force microscopy combined quartz crystal microbalance study of Ag electrodeposition on Pt thin film" Appl.Phys.A.66(掲載決定). (1998)

F.Iwata：“Pt 薄膜上银电沉积的原位原子力显微镜结合石英晶体微天平研究”Appl.Phys.A.66（已出版）（1998 年）。

F.Iwata: "Nanometer-scale layer removal of aluminum and polystyrene surfaces by ultrasonic scratching" Jpn.J.Appl.Phys.36,1,6B. 3834-3838 (1997)

F.Iwata：“通过超声波刮擦去除铝和聚苯乙烯表面的纳米级层”Jpn.J.Appl.Phys.36,1,6B。

F.Iwata: "Ultrasonic micromachining on Al thin film using atomic force microscopy combined quartz crystal resonator" Thin Solid Films. Vol.302. 122-126 (1997)

F.Iwata：“使用原子力显微镜组合石英晶体谐振器对铝薄膜进行超声波微加工”固体薄膜。

F.Iwata: "Ultrasonic micromachining on Al thin film using atomic force microscopy combined quartz crystal resonator" Thin Solid Films. 302. 122-126 (1997)

F.Iwata：“使用原子力显微镜组合石英晶体谐振器对铝薄膜进行超声波微加工”固体薄膜。

F.Iwata: "Scanning tunneling microscopy combined quartz crystal microbalance for study of NH3 adsorption on Ag thin film" Thin Solid Films. Vol.299. 78-81 (1997)

F.Iwata：“扫描隧道显微镜结合石英晶体微天平研究银薄膜上的 NH3 吸附”薄固体薄膜。