高分解能電子顕微鏡を用いたナノ電子線加工過程における構造と伝熱のその場解析

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07219208
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 木塚 徳志 名古屋大学, 工学部, 助手 (10234303)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石田 洋一 東京大学, 工学部, 教授 (60013108) ; 田中 信夫 名古屋大学, 工学部, 助教授 (40126876)
• Keywords: 高分解能透過電子顕微鏡 / 電子顕微鏡 / その場解析 / 電子線加工

Research Abstract

高分解能透過電子顕微鏡を用いてナノメートルサイズの電子線を発生させて超微細加工しその機構を原子直視的に明らかにした。具体的な研究成果は以下の通りである。
1.今まで本研究者が用いていた熱放出型透過電子顕微鏡よりもさらに微小な収束径(〜0.2nm)と高い照射密度(10^2〜10^4A/cm^2)をもつ電子線を発生させる電界放出型透過電子顕微鏡により加工精度と加工速度をさらに向上させた。得られた加工精度は現在世界最高のものである。また今まで加工速度が遅く超微細電子線加工には不向きであった材料の加工に成功した。観察像と計算機シミュレーションとの比較により加工の構造評価をした。
2.結晶粒界、転位、微小空隙等の格子欠陥を含まない単純な組織の材料だけではなく格子欠陥を含む多種多様な材料に対してもナノ電子線加工が有用であることを示した。特に加工終了直前における各格子欠陥のサイズの超微細化に伴う原子配列の変化を明らかにした。
3.各種材料の電子線照射による脱離率の差を利用して、被覆したナノメートル-サイズの領域を残して材料を削り突起形状を作製することに成功した。
4.電子顕微鏡内で金属-セラミック、金属-半導体、サラミック-セラミックどうしを常温において接合し、その過程を原子尺度で観察した。ナノ結晶粒どうしの接合によってナノメートル構造をもつ材料の創製することができた。
以上の成果がいづれも現在の超微細電子線加工における最先端に位置するものである。

Research Products

• [Publications] T.Kizuka et al.: "Nanometer-scale electron beam processing and in-situ atomic observation of vacuum-deposited MgO films in HREM" Philosophical magazine. 71. 631-639 (1995)
• [Publications] T.Kizuka et al.: "Time-resolved atomic observation of fragmentation in gold clusters studied by HRTEM" Surface Review and Letters. (in print). (1995)
• [Publications] T.Kizuka et al.: "Critical site for Structural transformation in vacuum-deposited molybdenumfilms" Surface Review and Letters. (in print). (1995)
• [Publications] T.Kizuka et al.: "Structure and hardness of nanocrystalline silver" Journal of Materials Science. (in print). (1996)
• [Publications] 木塚徳志 他: "超微細電子線加工の動的原子直視観察" 日本金属学会報. 34. 547 (1995)
• [Publications] 木塚徳志 他: "金属クラスターの分裂" 日本金属学会報. 34. 548 (1995)