2014 Fiscal Year Annual Research Report
ナノチューブ探針による高精度ＴＥＭ内局所電気計測手法の開発と微細配線評価への応用
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23760626
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
川本 直幸 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (70570753)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
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| Keywords | ナノ電気計測 / ナノ温度計測 / 熱電対 / 透過電子顕微鏡 / その場観察 / 帯電効果 / 微細加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、透過電子顕微鏡(TEM)内における精密電気計測手法の開発を引き続き行ってきた。最終年度においては、4端子法を利用したナノスケール材料の精密電気計測用試料を作製し、TEM内において電気抵抗測定を試みた。昨年度準備を進めてきた、電子線リソグラフィーにより作製した絶縁体の基板上に敷設した電流印加用のAu電極ギャップ上に、集束イオンビーム(FIB)でナノスケールに加工したカーボン系の試料片を支持させることに成功した。次に、TEM内で独立3次元に制御でき2本のプローブが搭載可能な2探針走査トンネル顕微鏡(STM)-TEMホルダー内に本試料を設置した。固定Au電極を介して架橋した本試料に定電流を印加し、2本の探針を試料の所望の領域に接触させることで、2本の探針間の電圧を計測した。その結果、本試料の局所領域に由来する電気抵抗測定にTEM内で成功した。
さらに、TEM内電気計測技術の応用として進めてきた微小熱電対による電気計測を利用した局所温度計測に関する課題についても精力的に研究を進めてきた。これまでに開発を進めてきたナノ熱電対により、熱電対接合部の温度変化に伴う熱起電力の変化が計測できるが、電子線照射に伴うTEM試料の帯電効果が温度の精密な計測に影響を与える可能性が懸念されていた。そこで、微小熱電対のTEM試料との接触時および非接触時において、熱電対で発生する起電力を計測した。その結果、温度変化に伴う熱起電力は、5 μV～17 μVと比較して、帯電等に伴い生じる起電力はほぼ一定値の2 μVであることがわかった。すなわち、帯電等に伴い生じる起電力の変化を減算することで、正味の熱起電力が計測でき、TEM試料の局所的な温度変化が精密に評価できることがわかった。今後、本熱電対を利用したTEM内局所温度計測手法と照射電子線による熱投入法を基に、新たなナノスケール熱伝導評価が期待できる。
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