カーボンナノチューブを用いた非破壊ナノ物性評価装置の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15310095
• Research Institution: Toyota Technological Institute
• Principal Investigator: 吉村 雅満 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40220743)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上田 一之 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60029212)
• Keywords: カーボンナノチューブ / 四探針法 / 電気伝導度 / 電気抵抗 / 接触抵抗 / 非接触 / ナノテクノロジ

Research Abstract

(1)多探針顕微鏡による電気的特性評価システムを最適化するために、既存の電子顕微鏡内で作動する四探針プローブ顕微鏡を用いて、四探針法によりミクロン領域でのシリコンウェハ(厚さ0.38mm)の電気特性を調べた。四探針は等間隔で一直線に配列し、外側2本は電流用、内側2本は電圧測定用として用いた。電流を100mAに固定し、プローブ間隔を18ミクロンから500ミクロンまで変えたときに測定される電位差を求めた。探針の試料へのコンタクトプロセスに対して、ソフトに両者を接触するための工夫を凝らした回路システムを作製した。測定の結果、100ミクロンまでは試料を半無限と見なしてもよいこと、100ミクロン以上では、電流のパスが試料の裏面で反射するという試料形状に依存する項が関与することをシミュレーションと比較することにより見いだした。これらの変化は通常の半導体プローバでは見いだせない知見であり、四探針法がミクロ領域まで有用であることを示すものである。これらの結果は応用物理学会で報告した。
(2)(1)では18ミクロン以下の領域をプローブすることが困難であった。これは上記で用いた探針は先端径の大きなタングステンプローブを用いていたからであり、先端径の小さく剛性の高いカーボンナノチューブ(CNT)の必要性が再認識される。但し、CNTと探針材料との電気的コンタクトに問題があり、本年度はCNT自身の清浄化を化学的に進めるとともに探針にCNTを直接成長させるなど試みた(論文発表)。
(3)非接触で電気測定のできる装置の設計、開発にとりかかった。キーポイントは探針にバイアスをかけて電流を測定することができるバイアスプリアンプの作製であった。試作品はできたが、ノイズがやや大きく、綺麗なSPMイメージを取得するためには、今後、回路パラメータなどの再調整が必要である。

Research Products

• [Publications] M.Yoshimura: "Fabrication of carbon nanostructure onto the apex of scanning tunneling microscopy probe by chemical vapor deposition"Jpn.J.Appl.Phys.. 42・7B. 4811-4813 (2003)
• [Publications] Y.Sakamoto: "Adsorbed Structures of Ba on Si(110) Surface Studied by LEED and STM"Surface Review and Letters. 10. 467-472 (2003)
• [Publications] B.An: "Surface structures of clean and oxidized Nb(100) by scanning tunneling microscopy"Physical Review. B68. 115423 (2003)
• [Publications] M.Yoshimura: "Step-debunching in Sn/Si(001) surfaces"Thin Solid Films. (In press). (2004)
• [Publications] M.Yoshimura: "Hydrogen interaction with Si(111)-/3x/3-B surfaces"Applied Surface Science. (In press). (2004)
• [Publications] K.Ueda: "Fabrication of nanofigures by focused electron beam-induced deposition"Thin Solid Films. (In press). (2004)