ナノメートルオーダの3次元構造物の高速制御の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12131203
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 川勝 英樹 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (30224728)
• 研究分担者: 星 泰雄 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (80301133)
• キーワード: AFM / 力検出 / 表面物理 / 物質検出 / ナノ構造物 / マルチプローブ

研究概要

1)数ミクロンからサブミクロンオーダの単結晶シリコンカンチレバーで、先端に探針を有するものの作製に成功した.
シリコンの結晶方位による異方性を用いてカンチレバーと探針を形成しているため、極めて精度の高い作製が可能となった.これにより、スケーラブルな作製方法が実現され、形状と寸法精度が全体の大きさや、フォトリソグラフィー装置の精度に大きく依存しないことを確認した.この作製手法により、一平方センチメートルあたり、数100万個のカンチレバーの作製が可能となった.
2)上記のような、ナノメートルオーダの3次元構造物の動特性の評価を目的として、100MHzまでの帯域を有するレーザドップラー振動計を実現した.その際、ヘリウムネオンレーザの880MHzのビートを光音響変調器を用いて1080MHzとし、これを搬送周波数として用いた.1GHz以上の搬送周波数を用いることにより、100MHz程度までのドップラー計測が可能となった.3次元のナノ構造物はその質量が小さいために、機械的固有振動数が1MHzから1GHz程度に存在する.本年度の成果によって、様々なナノ構造物の動特性の計測が可能になると考えられる.
一例として、上記カンチレバーを真空中で計測したところ、Q値が10000であることを確認した.
3)超高真空内で作動する、レーザドップラー振動計プローブ位置決め機構を実現した.これを用いて、今後、超高真空内での質量や場の計測を行う.

研究成果

• [文献書誌] H.Kawakatsu et al.: "Measurement of mechanical properties of three dimensional nanometric objects by an atomic force microscope incorporated in a scanning electron microscope"Review of Scientific Instruments. 73. 2647 (2002)
• [文献書誌] H.Kawakatsu et al.: "Mapping of lateral vibration of the tip in atomic force microscopy at the torsional resonance of the cantilever"Ultramicroscopy. 91. 37 (2002)
• [文献書誌] H.Kawakatsu et al.: "Towards Atomic Force Microscopy up to 100 MHz"Review of Scientific Instruments. 73. 2317 (2002)
• [文献書誌] H.Kawakatsu et al.: "Millions of cantilevers for atomic force microscopy"Review of Scientific Instruments. 73. 1188 (2002)
• [文献書誌] H.Kawakatsu et al.: "Fabrication of single-crystal Si cantilever array, D. Saya, K. Fukushima, H. Toshiyoshi, G. Hashiguchi, H. Fujita, and H. Kawakatsu"Sensors and Actuators. A87. 113 (2002)