| 研究課題/領域番号 |
10355005
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
山田 啓文 京都大学, 工学研究科, 助教授 (40283626)
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| 研究分担者 |
渡辺 俊二 (株)ニコン 相模原技術開発部, 研究員
藤井 透 (株)ニコン 相模原技術開発部, 係長
堀内 俊寿 京都大学, 工学研究科, 助手 (10238785)
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| キーワード | SNAM / 近接場音響顕微鏡 / 走査型プローブ顕微鏡 / PZTカンチレバー |
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| 研究概要 |
本研究では、圧電薄膜を堆積した原子間力顕微鏡(AFM)微細加工カンチレバーを開発するとともに、AFM動作が可能でかつ圧電薄膜により試料を伝搬する局所超音波を捉えることが可能な新たな近接場音響/原子間力(SNAM/AFM)複合顕微鏡を開発することを目的としている。
これまで開発された圧電薄膜カンチレバーは、主にAFM動作を目的としていることから、その製作プロセスが比較的容易でかつ先端の尖鋭化プロセス(sharpening process)が確立している窒化膜(SiN)ピラミッド探針を用いていた。しかしながら、SNAMでは超音波信号の減衰が少なくかつ力学的性質に優れるSi探針を用いる方が有利である。本年度の研究では、AFMにおける4面体(tetrahedral)探針を製作するプロセスを応用して、Si探針を圧電薄膜カンチレバー先端に設けるためのプロセス設計を行い、実際にSi4面体探針の試作を行った。また高感度で高周波音響信号を検出するには、圧電薄膜の共振条件を利用する必要があることから、圧電薄膜の堆積膜厚の最適化について検討を行った。
SNAM探針によって検出される音響信号は必ずしも試料形状を反映しないことから、安定な動作を確保しかつ形状情報と独立に音響波による物性情報を測定するためには、音響信号とは異なる探針-試料間の間隙制御を行う必要がある。本研究の圧電薄膜カンチレバー方式のSNAM/AFM複合顕微鋳では、AFM接触動作におけるカンチレバーの直流的な変位(たわみ)信号を利用することで、安定な間隙制御(力一定モード)を可能とした。このため現有の走査型プローブ顕微鏡(SPM)装置に組み合わせ可能な圧電薄膜カンチレバー用の直流変位検出(光てこ方式)ヘッドを製作した。これにより、これまでのSNAMでは容易でなかった探針-試料間の間隙制御が、表面力検出によって安定に動作した。
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