表面構造ダイナミックスその場原子直視観察のための複合機能型電子顕微鏡法

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350018
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 木塚 徳志 筑波大学, 物質工学系, 助教授 (10234303)
• Keywords: 電子顕微鏡 / 量子コンダクタンス / バリスティック伝導 / 走査トンネル顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / ナノテクノロジー / 微細接触 / 接点

Research Abstract

これまで申請者は、表面研究に関わる3種の顕微鏡法、電子顕微鏡法、原子間力顕微鏡法、および走査トンネル顕微鏡法の複合機能原子直視型顕微鏡法を開発してきた。本年度の研究では、息吹いたばかりのこの手法の基礎的な制限をとりはらい、一般的な表面研究に広く応用してさらに新しい魅力的な発見ができるように発展させるように装置開発を進めた。具体的には、初年度に、申請代表者が設計製作した、位置と応力印加を、コンピューターによってプログラミング操作できるように、開発を進めた。この作製した装置を現有の電子顕微鏡に組み込み、試料を取付けて、実際に稼働させることができた。
接触時のチップやカンチレバー移動速度を自動制御して、チップ等を操作することができるようになった。その結果に応じて、電圧電源とフィードバック回路、およびコンピューターインターフェースとそのためのソフトウェアを修正、改善することができた。この操作は、工業的レベルの電子デバイス素子作製法への応用法開発には、欠くことのできないものであり、100nmのスペースに24の文字を付け足すことも可能になる.
応用例としては、ナノメートル素材として注目されながら、機械強度や電気伝導性がわからなかったカーボンナノチューブやシリコンのナノワイヤーを、本研究で開発した複合型電子顕微鏡内部で、独自に作製することができるようになった.さらに、その個々の力学特性と電気伝導特性を実測して、解析できるようになった.現在、こうしたナノ素材の個別研究を局所的にできるのは、本顕微鏡だけである.

Research Products

• [Publications] Satoru Fujisawa, Tokushi Kizuka: "Direct observation of electron migration and induced stress in Cu nanowires"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. L1433-L1435 (2003)
• [Publications] Satoru Fujisawa, Tokushi Kizuka: "Effect of lateral displacement of atomic force microscope tip caused by contact scanning by in-situ transmission electron microscopy"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. L1182-L1184 (2003)
• [Publications] Satoru Fujisawa, Tokushi Kizuka: "Lateral displacement of an AFM tip observed by in-situ TEM/AFM combined microscopy : The effect of the friction in AFM"Tribology Lett.. 15. 163-168 (2003)
• [Publications] Tokushi Kizuka et al.: "Preparation of self-standing silicon nanowires by nanometer tip contact"Proc. 1st International Symposium on Active Nano-Characterization and Technology. 105 (2003)
• [Publications] Tokushi Kizuka et al.: "Mechanical Properties of Nanometer-sized Cu Contacts"Proc.Int.Conf. Solid State Devices and Materials. 600-601 (2003)
• [Publications] 木塚徳志: "ピエゾ駆動による粒界すべりの電子顕微鏡観察"超音波. 15. 66-68 (2003)