強誘電体薄膜を用いた静電引力顕微鏡型メモリの研究

铁电薄膜静电引力显微存储器研究

基本信息

批准号：
05750313
负责人：
伊藤昌文
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Nagoya 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：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究ではまず強誘電体膜の配向方向を検出するため静電引力型ダイナミックモードフォース顕微鏡を改良して表面電位像と表面像が同時計測可能なケルビンプローブフォース顕微鏡を制作した.この顕微鏡では探針が表面に接近すればするほど電位分布計測時の分解能は向上するが,サンプルの形状により接近限界が大きく異なり必ずしも十分な電位分解能が得られないことが分かった.そこでダイナミックモードで測定点以外は表面から大きく離れてフィードバック動作を行わない新しい走査法を電気部品等を購入し開発した.この新しく開発した走査法の有効性を確認するため,フォトマスクを購入し,導体サンプルや絶縁体のサンプルを作成した.この観察の結果,サンプルによらず約10nm以下まで探針を接近でき,電位横分解能も数十nmで安定して測定できることを確認した.さらに探針に高電圧をかけて強誘電体に接触させ配向方向を変えるためには接触力の制御も必要不可欠である.従来のダイナミックモードではそのような制御は不可能であったが,この新しく開発した走査法では,非接触動作のみではなく接触力を10^<-8>N以下に制御して接触動作もできることを確認した.さらに検出感度を高めるため真空部品,光学部品等を購入し,顕微鏡全体を真空チャンバ内で動作できるように改良を行った.これにより,検出感度の目安となる探針のQ値は,10^<-4>Torr台では100程度向上することを確認した.次に強誘電体の膜(PVDFなど)をアルミ電極上にコートし,サンプルを作成し,配向を変化させ,その情報を取得する実験を行った.その結果,安定して配向情報を得るには至らなかったが,サンプルの膜厚,結晶性などが大きく影響することが分かった.以上装置としては,十分目的を達成でき,今後の研究に非常に有効な装置およびデータがえられた.今後,材料面からのさらなる研究が必要であると考えられる.

在这项研究中，首先，为了检测铁电薄膜的取向方向，我们改进了静电吸引动态模式力显微镜，创建了可以同时测量表面电位图像和针越近的表面图像的开尔文探针力显微镜。测量电位分布时，越接近表面，分辨率越好，但我们发现接近极限根据样品的形状而变化很大，并且并不总是能够从表面获得足够大的电位分辨率。我们购买了电气部件并开发了一种不需要远距离反馈的新扫描方法。为了确认这种新开发的扫描方法的有效性，我们购买了光掩模并创建了该观察的导体和绝缘体样本。结果，我们确认无论样品如何，探针都可以接近约 10 nm 或更小的距离，并且可以稳定地测量几十纳米的潜在横向分辨率。此外，我们向探针施加了高电压。探针并使其与铁电材料接触以确定取向方向，还需要控制接触力以改变接触力。这种控制在传统的动态模式下是不可能的，但这种新开发的扫描方法不仅允许非接触操作，而且将接触力控制在小于10^-8N，我们证实接触操作也是可能的。此外，为了提高检测灵敏度，购买了真空部件、光学部件等，并进行了改进，使整个显微镜可以在真空室内操作。因此，探头的Q值，是检测灵敏度的指南，为 10。^<-4>托尔水平约提高 100接下来，我们在铝电极上涂上铁电膜（例如PVDF），制作样品，改变取向，并进行实验以获得有关取向的信息，尽管使用该方法无法获得取向信息。发现拉膜厚度、结晶度等有很大影响。上述装置能够完全实现其目的，并且已经获得了对未来研究非常有用的装置和数据。必要的。