微小機械技術に基づく光プローブ法の開発と物理的極限加工技術への応用

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12131207
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 菅原 康弘 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40206404)
• 研究分担者: 西 竜治 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40243183)
• キーワード: 近接場 / エバネセント場 / 原子間力 / 力 / 半導体探針 / 光学顕微鏡 / 散乱光 / 表面ポテンシャル

研究概要

(1)散乱光スペクトラム測定装置の付加
物質表面に局在する近接場光の性質に関する基礎的な知見を得るためには、近接場光を力学的に検出するだけでなく、同時に、半導体プローブにより散乱される光の強度やスペクトラムを同時に測定し、それらの関係を検討することが重要である。そこで、散乱光スペクトラム測定装置を導入した。
(2)近接場光による力と原子間力の高精度分離の実現
現在は、照射する光を交流変調して、周波数領域で試料表面の結晶構造と近接場光分布とを分離しているが、表面の結晶構造と近接場光分布との分離性が十分ではない。そこで、2重の変調法を用いた方法を新たに考案することにより、表面の結晶構造と近接場光分布とを十分に分離できるようにした。
(3)標準試料の作成
近接場光による高分解能測定を実証するためには、そのための標準試料を準備することが重要です。そこで、プリズム表面に極薄の金電極をスパッタ法により作成し、その上にアルカンチオール自己組織化膜を形成し、近接場光測定のための標準試料を作成した。
(4)近接場光を高分解能測定するための条件の最適化
近接場光を高分解能に測定するために制限している因子(例えば、近接場光から力への量子効率や、力を検出するプローブの熱振動、プローブの変位検出計の熱雑音、プローブのバネ定数や振動振幅などの測定条件)を理論的・実験的に検討し、近接場光を力として高分解能測定するための測定条件を最適化した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Sugawara et al.: "Noncontact AFM imaging on a Si(111)2x1-Sb surface with occupied lonepair orbitals"Appl.Phys.A. Vol.72. S11-S14 (2001)
• [文献書誌] R.Nishi et al.: "A noncontact atomic force microscope in air using a quartz resonator and the FM detection method"Appl.Phys.A. Vol.72. S93-S95 (2001)
• [文献書誌] N.Suehira et al.: "Artifact and Fact of Si(111)7x7 Surface Images Observed with a Low Temperature Noncontact Atomic Force Microscope (LTNC-AFM)"Jpn.J.Appl.Phys.. 40・3B. L292-L294 (2001)
• [文献書誌] M.Ashino et al.: "ATOMIC RESOLUTION NONCONTACT ATOMIC FORCE AND SCANNING TUNNELING MICROSCOPY OF TiO2[110]-[1x1] AND -[1x2]: SIMULTANEOUS IMAGING OF SURFACE STRUCTURE AND ELECTRONIC STATES"Phys.Rev.Lett.. 86・19. 4334-4337 (2001)
• [文献書誌] N.Suehira et al.: "Low-temperature noncontact atomic-force microscope with quick sample and cantilever exchange mechanism"Review of Scientific Instruments. 72・7. 2971-2976 (2001)
• [文献書誌] S.Morita, Y.Sugawara: "Microscopic contact charging and dissipation"Thin Solid Films. Vol.393. 310-318 (2001)
• [文献書誌] S.Fujisawa et al.: "Load dependence of sticking-domain distribution in two-dimensional atomic scale friction of NaF(100) surface"Tribology Letters. No.9. 69-72 (2001)
• [文献書誌] M.Komiyama et al.: "Molecular orbital interpretation of thymine/graphite nc-AFM images"SURFACE AND INTERFACE ANALYSIS. Vo.32. 53-56 (2001)
• [文献書誌] S.Morita, Y.Sugawara: "Mapping and Control of Atomic Force on Si(111)√<3>×√<3>-Ag Surface Using Noncontact Atomic Force Microscope"Ultramicroscopy. (in press). (2002)
• [文献書誌] S.Araragi et al.: "Atomic resolution imaging of Si(100)1x1:2H dihydride surface with noncontact atomic force microscopy (NC-AFM)"Appl.Surf.Sci.. (in press). (2002)
• [文献書誌] T.Uozumi et al.: "Observation of Si(100) surface with noncontact atomic force microscope at 5 K"Appl.Surf.Sci.. (in press). (2002)
• [文献書誌] Y.Sugawara et al.: "Atom manipulation and image artifact on Si(111)7×7 surface using a low temperature noncontact atomic force microscope"Appl.Surf.Sci.. (in press). (2002)
• [文献書誌] K.Okamoto et al.: "The elimination of the 'artifact' in the electrostatic force measurement using a novel noncontact atomic force microscope/electrostatic force microscope"Appl.Surf.Sci.. (in press). (2002)
• [文献書誌] 森田清三, 菅原康弘: "21世紀の原子分子ナノテクノロジー"大阪大学低温センターだより. No.113. 5-9 (2001)
• [文献書誌] 森田清三, 菅原康弘: "走査プローブ顕微鏡によるナノテクノロジー"応用物理. 70・10. 1155-1164 (2001)
• [文献書誌] 菅原康弘, 森田清三: "ノーベル賞と分光学 IV.走査型トンネル顕微鏡と原子間力顕微鏡"分光研究. 50・3. 284-293 (2001)
• [文献書誌] 森田清三: "21世紀のナノテクノロジーへの期待"応用物理学会薄膜・表面物理分科会NEWS LETTER. No.113. 1-2 (2001)
• [文献書誌] 森田清三, 菅原康弘: "非接触原子間力顕微鏡で半導体の何がどこまで見えるか?"表面科学. 23・3(印刷中). (2002)
• [文献書誌] 森田清三: "ナノ構造を観察する-走査型プローブ顕微鏡"日本の科学者. 37・2. 60-67 (2002)
• [文献書誌] M.Ohtsu(Editor): "Optical and Electronic Process of Nano-Matters"KTK Scientific Publishers/Tokyo. 334(42) (2001)