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2011 Fiscal Year Annual Research Report

ナノスケール電荷分布解析を目指したケルビン力顕微鏡の電位像形成機構の定量的解明

Research Project

Project/Area Number 21686004
Research InstitutionJapan Advanced Institute of Science and Technology

Principal Investigator

笹原 亮  北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 助教 (40321905)

Keywordsケルビン力顕微鏡 / 非接触型原子間力顕微鏡 / 表面電位 / 仕事関数 / 二酸化チタン / 単分子膜
Research Abstract

本研究は、ケルビン力顕微鏡(KPFM)が与える表面電位像コントラストの形成メカニズムを解明し、KPFMを用いた局所表面電位の解析法を最適化することを目的とする。局所電位は触媒作用、電子放出、摩擦、粘着等の固体表面の材料特性の源泉であり、含金属有機材料、ガス吸蔵性能、電子デバイスなどの性能・動作状況を評価する有用な物理量である。KPFMを用いた表面電位のナノスケール定量解析の実現は、ナノ技術の高度化に貢献すると期待できる。
平成23年度は、二酸化チタン(TiO_2)(110)-(1×1)表面およびTiO_2(110)(1×1)表面に作成した酢酸イオン単分子膜表面において、KPFMを用いた力学分析(接触電位差、相互作用力、探針振幅、トンネル電流の、探針-試料間距離に対する応答の解析)を実施した。その結果、電位像コントラストが探針振幅の変化に対応して変動する場合があることを見出し、電位信号と探針振幅信号のクロストークが発生する可能性があることがわかった。また、試料表面から1nm程度の距離では接触電位差信号は一定値であり、力学的相互作用およびトンネル電流の電位像コントラストに対する影響は無視できることがわかった。
現在、酢酸イオンとトリフルオロ酢酸イオンの混合単分子膜を作製し、その電位分布解析を進めている。分子双極子の異なる酢酸イオンとトリフルオロ酢酸イオンがナノスケールで局所的に変動させる電位と、探針振幅やトンネル電流がKPFMの電位像コントラストに与える影響を解明する。

  • Research Products

    (7 results)

All 2012 2011

All Presentation (6 results) Book (1 results)

  • [Presentation] 周波数変調型原子間力顕微鏡を用いた色素吸着TiO_2(110)表面の光応答の純水中解析2012

    • Author(s)
      芳哲也
    • Organizer
      2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京)
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] TiO_2(110)表面上のリチウム-炭酸プロピレン共吸着の走査型トンネル顕微鏡による研究2012

    • Author(s)
      辰巳仁美
    • Organizer
      2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京)
    • Year and Date
      2012-03-15
  • [Presentation] Initial adsorption of lithium and propylene carbonate on a metal oxide surface for lithium ion battery observed by scanning tunneling microscopy2011

    • Author(s)
      辰巳仁美
    • Organizer
      19th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM19)
    • Place of Presentation
      洞爺湖万世閣(北海道)
    • Year and Date
      2011-12-19
  • [Presentation] FM-AFM analysis of optical response of dye-adsorbed TiO_2(110)surfaces2011

    • Author(s)
      芳哲也
    • Organizer
      19th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM19)
    • Place of Presentation
      洞爺湖万世閣(北海道)
    • Year and Date
      2011-12-19
  • [Presentation] 金属酸化物表面上のリチウムイオン-炭酸プロピレン共吸着層の走査型トンネル顕微鏡による研究2011

    • Author(s)
      辰巳仁美
    • Organizer
      平成23年度応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
    • Place of Presentation
      金沢歌劇座(石川)
    • Year and Date
      2011-11-18
  • [Presentation] 周波数変調型原子間力顕微鏡による色素吸着TiO_2(110)表面の純水中光応答の解析2011

    • Author(s)
      芳哲也
    • Organizer
      平成23年度応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
    • Place of Presentation
      金沢歌劇座(石川)
    • Year and Date
      2011-11-18
  • [Book] Kelvin Probe Force Microscopy : Measuring and Compensating Electrostatic Forces2011

    • Author(s)
      笹原亮
    • Total Pages
      201-220
    • Publisher
      Springer

URL: 

Published: 2013-06-26  

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