非破壊接触型アマルガム多探針による単分子膜の電気伝導測定法の開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25600094
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 吉信 淳 東京大学, 物性研究所, 教授 (50202403)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 電気伝導 / 有機薄膜 / 四探針測定 / 非破壊 / 液体金属

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、グラフェンやシリセンなど原子単層膜や有機薄膜の電気伝導特性を非破壊で行うために、探針として液体金属をコートした金属探針利用した大気環境中で動作する独立駆動４探針電気伝導測定システムを開発し、有機薄膜の電気伝導特性の測定を試みることである。
独立駆動４探針のうち2探針は、マイクロメーターによる3軸手動制御である。これは、試料の両端にバイアス電圧を印加し，試料に電流を流すために利用される。3番目の探針は、2軸はマイクロメーターによる手動制御であるが、試料表面に対して垂直方向の移動はピエゾにより数10nmで位置を制御できる。4番目の探針は、１軸がマイクロメータによる手動制御、2軸がピエゾによる制御である。これら４つの探針を手動ないしはピエゾで移動制御することにより、試料表面の任意の場所に４つの探針を位置させることができる。特に、ピエゾで制御する２つの探針は、それらの探針間距離と垂直方向の位置を制御しながら電圧を測定するための探針であり、本装置の心臓部である。電気的測定には、既設のソースメータあるいは研究室で自作した測定回路を用いた。
探針金属と液体金属である水銀との合金化（アマルガム化）、濡れ性などを確認しながら液体探針の特性を調べている。また、InGaで金属探針の先端を濡らすことも試みている．シリコンウェファ基板に蒸着したペンタセン薄膜や、化学反応でシリコン基板に共有結合させた有機単層膜の電気的特性を調べている。