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原子間力顕微鏡(AFM)を用い、プローブを薄膜断面にアプローチすることができれば、薄膜断面の微構造のみならず薄膜内部の物性の同時測定も可能な解析が期待される。しかしながらこれまでにAFMを用いた薄膜断面の観察に関する報告は少なく、明瞭な断面画像を得るための試料加工方法や観察技術は確立していない。そこで本研究ではAFMによる強誘電体薄膜試料の断面観察のために試料の加工方法とその条件及び観察方法を検討した。
本研究ではSi基板上にCSD法により電極としてLSCOあるいはLNOを堆積させ、その上にPMN-PTあるいはPZT強誘電体薄膜を堆積させたものを用いた。この試料をダイヤモンドカッターを用いて切り出し、機械研磨した後、試料の断面を更にCross section Polisher(CP)を用いてArイオンミリングにより研磨した。研磨の際、薄膜部分をイオン源から離して設置することにより再堆積物（リデポ）の少ない断面が得られた。研磨された断面をSEMを用いて観察し、研磨の状況を確認しながら最適な研磨条件を決定した。研磨後、断面を走査できるように設計したホルダーに試料を固定し、AFMにより薄膜断面の微構造を観察した。
最適条件で研磨した試料をAFMにより断面観察した結果、明瞭な画像を得ることに成功した。同様の膜厚と構造はFE-SEMによる薄膜断面観察の結果と同等であることから、適切に観察できていることが分かった。一方で、LNO層に特徴的なポーラス構造から、LSCO/LNO/Siの界面は確認することができるが、PMN-PT/LSCO界面は確認できない。また同様の手法により、PZT層において圧電応答によるバタフライカーブおよび圧電応答像の観察に成功した。定量的な評価は今後の課題であるが、イオン研磨による薄膜断面形成技術およびAFM観察技術の確立に成功した。
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