| 研究概要 |
1.研究目的 薄膜の本質的特性を理解するためには、応力を負荷させた状態における挙動を理解することが重要である。しかも今後のナノマシンや材料科学にとって重要となる破壊メカニズム等を理解するためには、原子レベルでの表面性状の変化を評価する必要がある。しかし、これまで原子分解能を有し、且つ応力変化に対し連続的に表面を観察できた装置は存在しない。本研究ではオンチップ引張試験法とAFMを組み合わせ装置開発を目的とした.また装置性能評価として応力負荷下におけるmica表面の原子像観察について評価を行った。
2.開発装置の概要 オンチップ引張試験部には、エッチングによって形成されたSiチップ試験片を作製し、任意の薄膜を形成したチップに荷重を加える事によって試験片に引張応力を負荷させるシステムを作製した.荷重変化に対する試験片の表面性状変化をAFMによるその場観察できるシステムには,原子像に影響を与える負荷時の力学的振動,音波,気流による振動を防ぐため,ピエゾの固定などの防振機構を開発した.
3.引張応力下での原子レベルのAFM観察結果 オンチップ引張試験に用いるSiチップの試験片部分にmicaを貼り付け、引張試験及びAFMその場観察を行った。引張応力を負荷されたどの状態においてもmicaに見られる6回対称の規則的な像を観察することに成功した。格子間隔についてはひずみ2.37%までは無負荷時の像と同様であった。更に応力を負荷したひずみ4.08%においては、格子間隔が約2倍の周期を有する像が得られたが、明瞭な6回対称周期格子が観察されていることからノイズによる影響とは明らかに区別された。以上のことから本実験装置には任意の応力・ひずみにおいて引張試験を行うことができ、また荷重変化にも対応し得るAFM動的表面観察が可能であることを明らかにした。
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