ナノメートルオーダの3次元構造物の高速制御の研究

纳米级三维结构高速控制研究

• 批准号: 12131203
• 负责人: 川勝 英樹
• 金额: $ 14.08万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12131203/
• 关键词: AFM; 力検出; 表面物理; マルチプローブ; ナノ構造物; 物質検出; afm; マラチプローブ; 質量検出; カスペクトロスコピー; 高周波

1)数ミクロンからサブミクロンオーダの単結晶シリコンカンチレバーで、先端に探針を有するものの作製に成功した.シリコンの結晶方位による異方性を用いてカンチレバーと探針を形成しているため、極めて精度の高い作製が可能となった.これにより、スケーラブルな作製方法が実現され、形状と寸法精度が全体の大きさや、フォトリソグラフィー装置の精度に大きく依存しないことを確認した.この作製手法により、一平方センチメートルあたり、数100万個のカンチレバーの作製が可能となった.2)上記のような、ナノメートルオーダの3次元構造物の動特性の評価を目的として、100MHzまでの帯域を有するレーザドップラー振動計を実現した.その際、ヘリウムネオンレーザの880MHzのビートを光音響変調器を用いて1080MHzとし、これを搬送周波数として用いた.1GHz以上の搬送周波数を用いることにより、100MHz程度までのドップラー計測が可能となった.3次元のナノ構造物はその質量が小さいために、機械的固有振動数が1MHzから1GHz程度に存在する.本年度の成果によって、様々なナノ構造物の動特性の計測が可能になると考えられる.一例として、上記カンチレバーを真空中で計測したところ、Q値が10000であることを確認した.3)超高真空内で作動する、レーザドップラー振動計プローブ位置決め機構を実現した.これを用いて、今後、超高真空内での質量や場の計測を行う.

1）我们成功地制造了数微米至亚微米量级的单晶硅悬臂梁，其尖端带有尖端。悬臂梁和尖端是利用硅晶体取向的各向异性形成的，使其非常易于使用。这使得高精度制造成为可能。这使得可扩展的制造方法成为可能，其形状和尺寸精度可以根据整体尺寸和照片进行调整我们证实，它并不很大程度上依赖于光刻设备的精度。这种制造方法使得每平方厘米制造数百万个悬臂梁成为可能。2）如上所述的纳米级三维结构我们开发了激光多普勒带宽高达 100 MHz 的振动计，用于评估物体的动态特性。使用光声调制器将锂氖激光器的880MHz节拍设置为1080MHz，并将其用作载波频率。通过使用1GHz或更高的载波频率，可以进行高达约100MHz的多普勒测量。三维。由于质量小，纳米结构的机械固有频率范围为 1MHz 至 1GHz。相信今年获得的成果将使测量各种纳米结构的动态特性成为可能。例如，当我们在真空中测量上述悬臂梁时，我们确认Q值为10,000.3）超高我们已经实现在真空中运行的激光多普勒振动计探头定位机构。我们将用它来测量超高真空中的质量和场。

项目成果

H.Kawakatsu et al.: "Strength Measurement and Calculations on Silicon Based Nanometric Oscillators for Scanning Force Microcopy Operating up to the GHz Range"Applied surface science. 157. 320-325 (2000)

H.Kawakatsu 等人：“用于扫描力显微操作高达 GHz 范围的硅基纳米振荡器的强度测量和计算”应用表面科学。

H.Kawakatsu et al: "Development of a Versatile Atomic Force Microscope within a Scanning Force Microscope"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 3747-3749 (2000)

H.Kawakatsu 等人：“扫描力显微镜内多功能原子力显微镜的开发”Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 3747-3749 (2000)

D.Saya,H.Kawakatsu et al.: "Fabrication of silicon-based filiform-necked nanometric oscillators"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 3793-3798 (2000)

D.Saya，H.Kawakatsu 等：“硅基丝状颈纳米振荡器的制造”Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 3793-3798 (2000)

H.Kawakatsu et al.: "Millions of cantilevers for atomic force microscopy"Review of Scientific Instruments. 73. 1188 (2002)

H.Kawakatsu 等人：“用于原子力显微镜的数百万悬臂”科学仪器评论。

H.Kawakatsu et al.: "Millions of cantilevers for atomic force microscopy"review of scientific instruments. march(accepted 未定). (2002)

H. Kawakatsu 等人：“原子力显微镜的数百万悬臂”科学仪器评论（已接受 TBA）。