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

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12131207
• 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, 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

本年度は、主に、新たに開発に成功した装置の空間分解能を、さらに一桁向上させ、原子分解能観察を実現することをめざした。
(1)原子・分子分解能を実証するための標準試料の作製
物質表面の構造、局在する近接場光の強度分布を原子・分子スケールで観察できることを実証するためには、その観察に適した標準試料を準備することが極めて重要である。本研究では、標準試料としては、原子的に平坦な金(Au)を作成し、その表面上に吸着したアルカンチオールの自己組織化分子を取り上げ、再現性の良い作製方法を確立した。なお、原子的に平坦な金表面はマイカ基板上にエピタキシャル成長させることにより実現した。
(2)近接場光の原子・分子高分解能観察の実現
上記(1)で作製した標準試料を用いて、物質表面の構造、局在する近接場光の強度分布を高分解能に観察できることを実証した。定量的には、0.7nmの空間分解能で近接場光を測定することに成功した。この値は、世界最高の空間分解能である。
(3)表面構造、近接場光、スペクトラムの同時測定
上記(2)の測定と同時に、散乱光の強度やスペクトラムを測定することにより、近接場光の散乱過程に関する基礎的な知見を探索した。具体的には、局在する近接場光の強度分布が、表面の原子スケールの構造、散乱光強度、スペクトラムとどのように関係するかを、原子や分子の分極率、電気陰性度、分子の蛍光特性などと関連づけて検討した。

研究成果

• [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. 91. 89-96 (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.. 188・3-4. 272-278 (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.. 188・3-4. 279-284 (2002)
• [文献書誌] Y.Sugawara et al.: "Atom manipulation and image artifact on Si(111)7x7 surface using a low temperature noncontact atomic force microscope"Appl.Surf.Sci.. 188・3-4. 285-291 (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.. 188・3-4. 381-385 (2002)
• [文献書誌] S.Morita, Y.Sugawara: "Atomically Resolved Imaging of Si(100)2x1, 2x1:H and 1x1:2H Surfaces with Noncontact Atomic Force Microscopy"Jpn.J.Appl.Phys. 41・7B. 4857-4862 (2002)
• [文献書誌] K.Okamoto et al.: "KPFM Imaging of Si(111)5√3x5√3-Sb Surface for Atom Distinction Using NC-AFM"Appl. Surf. Sci. (in press). (2003)
• [文献書誌] R.Nishi et al.: "Atom Selective Imaging by NGAFM : Case of Oxygen Adsorbed on a Si(111)7x7 Surface"Appl. Surf. Sci. (in press). (2003)
• [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. 132-140 (2002)
• [文献書誌] 森田清三, 菅原康弘: "走査プローブ顕微鏡による複合極限場での原子イメージング"まてりあ. 41・9. 604-609 (2002)
• [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加工と評価"電子情報通信学会誌. 85・11. 858-865 (2002)
• [文献書誌] 森田清三, 菅原康弘: "非接触原子間力顕微鏡による静電気力観察"まてりあ. 41・12. 840-841 (2002)
• [文献書誌] 森田清三: "原子間力顕微鏡を使った電荷の原子レベル観察"静電気学会誌. 27・2(印刷中). (2003)
• [文献書誌] Y.Sugawara: "Noncontact Atomic Force Microscopy"Springer. 8 (2002)
• [文献書誌] 菅原康弘: "ナノテクノロジーのための走査プローブ顕微鏡"丸善. 25 (2002)
• [文献書誌] Y.Sugawara: "Nano-Optics"Springer. 5 (2002)