自己組織化半導体ヘテロクラスターを利用した超高原子分解能・非接触原子間力顕微鏡の探針の創製と評価

使用自组装半导体异质团簇创建和评估超高原子分辨率非接触原子力显微镜尖端

基本信息

批准号：
04F04814
负责人：
富取正彦
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Japan Advanced Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、非接触原子間力顕微鏡(nc-AFM)の性能を向上させて超高原子分解能を達成するために、カンチレバー端のSi針先端にGeナノ半導体クラスターを自己組織的にヘテロ成長させ、歪みによって誘起される特異ファセット面の展開を利用して原子スケールで鋭利な探針(ナノプローブ)を創製することを目的とした.本年度は、走査型オージェ電子分光顕微鏡(SAM)に取り付けた試料準備真空室(10^<-10>Torr台)にGeの蒸着源を取つけ、加熱清浄化したSi探針先端にGeを蒸着できるようにした.試料準備室にターボ分子ポンプ、チタンゲッターポンプを増設することによって到達真空度の向上も図った.予備実験として、Siウェハーから切り出した一辺約0.5mmの角柱の先端を化学研磨によって先鋭化するとともに、そのSi角柱にタングステン線をコイル状に巻き付けて超高真空中で加熱し、清浄になっていく過程・ファセットしていく様子をSAMで観察した.また、超高分解能走査型電子顕微鏡での観察も行い、その先端部を評価した.また、Si先端を先鋭化させるために反応性イオン研磨(RIE、本学設備)を試み、先鋭化に良好な結果を得た.現在、その先端にGeを蒸着してクラスター成長させる実験を開始している.次年度は、この先端の構造・電子状態を、走査型トンネル顕微鏡(STM)、原子間力顕微鏡(AFM)、走査型オージェ電子顕微鏡(SAM)、超高分解能走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)、電界放射顕微鏡(FEM)、電界イオン顕微鏡(FIM)等の手法で解析する予定である.

在本研究中，为了提高非接触原子力显微镜（NC-AFM）的性能并实现超高原子分辨率，我们在末端Si针尖端自组织异质生长Ge纳米半导体团簇这项研究的目的是利用应变引起的奇异面的膨胀来制造原子尺度的尖锐探针（纳米探针）。将Ge蒸发源连接到与显微镜（SAM）相连的样品制备真空室（10^<-10>托台），以便Ge可以蒸发到加热和清洁的Si探针尖端上。样品制备我们还尝试了为了提高真空度，通过在腔室中添加涡轮分子泵和钛吸气泵。作为初步实验，对从硅晶片上切下的边长约为0.5毫米的棱柱的尖端进行化学抛光。当Si棱镜变尖时，将钨丝以线圈状缠绕在Si棱镜上并在超高真空中加热，并使用SAM观察变得干净和刻面的过程。我们还使用电子显微镜和观察。评估了尖端。我们还尝试了反应离子抛光（RIE，我们大学的设备）来锐化硅尖端，并获得了良好的锐化效果。目前，除此之外我们已经开始了一项实验，将Ge沉积在边缘并生长簇。明年，我们将使用扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）和扫描俄歇电子显微镜研究该尖端的结构和电子状态我们计划使用显微镜（SAM）、超高分辨率扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、场发射显微镜（FEM）和场离子显微镜（FIM）等技术。