| 研究概要 |
走査型プローブ顕微鏡(Scanning Probe Microscopy:SPM)は,極細な探針を用いて高分解能で物質の表面性状を観察できる顕微鏡として発達してきた.特に半導体や電気化学分野において薄膜成長過程のその場観察は盛んに研究されている.しかしながらSPM観察像は主に表面形態のみであり,しかも薄膜表面全体における局所的情報である.このため,SPM装置と他の測定法との複合的観測手段が望まれている.
本研究では薄膜の質量変化を高感度で測定できる水晶マイクロバランス法(Quartz Crystal Microbalance:QCM法)とSPM装置を組み合わせ,薄膜成長中の表面形状変化の過程とその時の薄膜の質量変化過程を同時測定できるシステムを開発した.この装置は原理的に真空中のみでなくガス中や溶液中でも動作可能である.本研究ではガス中と溶液中において本システムの有効性を実証した.
1.ガス中における測定
ガス中で動作する走査型トンネル顕微鏡(STM)とQCM法を組み合わせた装置を開発し,NH_3ガス中におけるAg蒸着薄膜表面上での吸着過程を表面形状と吸着現象による薄膜質量変化の同時観察を行った.表面形状の変化過程と物質吸着量のその場測定はよい一致がみられた.
2.電界溶液中の電析過程
電気化学溶液中で動作する原子間力顕微鏡((AFM)とQCM法を組み合わせた装置を開発し,Ag_2SO_4溶液中におけるPt蒸着薄膜上のAg電析過程を観察した.ポテンショスタットからの電気量信号とQCM測定による質量変化測定から吸着物の質量分析ができ,またAFMによる表面形状測定から電析過程の様子が観察できた.
本システムは非常に有効かつ画期的ば薄膜測定法である.
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