自己検出型周波数変調方式原子間力顕微鏡による氷表面の分子分解能測定と物性計測

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26600099
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 阿部 真之 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (00362666)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 原子間力顕微鏡 / 自己検出型 / 氷表面

研究実績の概要

氷結晶成長環境（0℃以下）の原子間力顕微鏡（AFM）を用いたナノメートルオーダー観察は、熱の影響が大きい光学系を用いた市販のAFMが用いられてきたため困難であった。この問題点を解決し、氷表面を分子分解能で測定するためには、探針の変位検出を、光学的手法を用いない自己検出型のAFMの開発を今年に行った。前年度の整備した専用のAFMヘッドと縦型振動型のセンサを用いて周波数変調モードのAFM実験をおこなった。NaClおよびCaCO3、HOPG（Highly Oriented Pyrolytic Graphite）において、ステップ・アンド・テラス構造を観察することに成功した。一方、周波数変調モードAFMの原子分解能に必要と考えられている負の周波数シフトを捉えることができなかった。この課題を解決するためにはAFM探針の振動を安定化が必要であると考えた。一つの解決方法として自己検出型AFMに見られる反共振点を取り除くための回路を開発し装置に組み込んだ、反共振点がない安定な振動を確認できたが、原子分解能で試料表面を測定することはできなかった。今後は自己検出型のAFMセンサの条件を見直していく必要があると考えている。

研究成果

• [雑誌論文] Multiconductor transmission-line theory that includes an antenna process with a lumped-parameter circuit (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Toki and Masayuki Abe
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 85 ページ: 034801-1/-8
  • DOI: http://doi.org/10.7566/JPSJ.85.034801
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interplay between switching driven by the tunneling current and atomic force of a four-atom Si quantum dot by means of scanning probe microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Yamazaki, K. Maeda, Y. Sugimoto, M. Abe , V. Zobac , P. Pou, L. Rodrigo, P. Mutombo, R. Perez, P. Jelinek, S. Morita
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 15 ページ: 4356-4363
  • DOI: DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b00448
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Preparation Method for Atomically Clean Sapphire Surfaces and High Resolution Topographic Method for Their Imaging by Non-contact Atomic Force Microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Daiki Katsube, Yutaro Takase, Hayato Yamashita, Satoshi Abo, Fujio Wakaya, and Masayuki Abe
  • 雑誌名: Material Transactions 巻: 56 ページ: 1310-1313
  • DOI: http://doi.org/10.2320/matertrans.M2015133
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 非接触走査型非線形誘電率ポテンショメトリとケルビン プローブフォース顕微鏡法の実験的比較 (2016)
  • 著者名/発表者名: 向出周太, 山末耕平, 阿部真之, 長康雄
  • 学会等名: 第６３回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] Si(111)-(7x7)表面上のSiテトラマーのスイッチ操作 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山崎 詩郎, 前田 圭亮, 杉本 宜昭, 阿部 真之, Vladimir Zobac, Pou Pablo, Rodrigo Lucia, Mutombo Pingo, Perez Ruben, Jelinek Pavel,森田 清三
  • 学会等名: 第６３回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] パルスレーザー堆積/非接触原子間力顕微鏡複合装置の開発とアナターゼ型TiO2(001)表面の高分解能測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 勝部 大樹、山下 隼人、阿保 智、若家 冨士男、阿部 真之
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] ３本線伝送線回路内におけるコモンモードノイズ (2016)
  • 著者名/発表者名: 神野崇馬, 土岐博, 阿部真之
  • 学会等名: 電子情報通信学会２０１６年総合大会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2016-03-16 – 2016-03-18
• [学会発表] パルスレーザー堆積/原子間力顕微鏡複合装置の開発とアナターゼ型TiO2(001)表面の観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 勝部大樹、山下隼人、阿保智、若家冨士男、阿部真之
  • 学会等名: 第11回日本表面科学会放射光科学研究部会・顕微ナノ材料科学研究会合同シンポジウム
  • 発表場所: 大型放射光施設Spring8
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-15
• [学会発表] パルスレーザー堆積／原子間力顕微鏡複合装置の開発とTiO2 表面観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 阿部真之
  • 学会等名: ナノ構造情報のフロンティア開拓第3回公開シンポジウム,
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2016-03-08 – 2016-03-08
• [学会発表] High resolution imaging of LaAlO3(100) using non-contact atomic force microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Daiki Katsube, Yutaro Takase, Hayato Yamashita, Satoshi Abo, Fujio Wakaya, and Masayuki Abe
  • 学会等名: 10th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices
  • 発表場所: Shimane Prefectural Convention Center, Matsue, Shimane, Japan
  • 年月日: 2015-10-25 – 2015-10-30
  • 国際学会
• [学会発表] 非接触原子間力顕微鏡を用いたLaAlO3(100)表面の原子分解能観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 勝部 大樹、高瀬 勇太郎、山下 隼人、阿保 智、若家 冨士男、阿部 真之
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13 – 2015-09-16
• [図書] Advances in Atom and Single Molecule Machines (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto, M. Abe, and S. Morita
  • 総ページ数: 14ページ（pp.49-62）
  • 出版者: Springer