走査型トンネル顕微鏡を用いた強電場化での新物質ナノ構造の作製

使用扫描隧道显微镜在强电场中制造新材料纳米结构

• 批准号: 10750042
• 负责人: 小野 崇人
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10750042/
• 关键词: 電界蒸発; 走査型トンネル顕微鏡; ナノ細線; 走査型プローブ顕微鏡; マイクロプラズマ; 原子間力顕微鏡; 近接場光顕微鏡; 高密度光記録

走査型トンネル顕微鏡では探針を基板に極めて接近させて動作させるため、ギャップ間では小さな電圧でも非常に大きな電界強度になる。この大きな電界では物質は蒸発したり、気体が電離したりする。シリコンを蒸発・堆積さナノワイヤーを成長させることに成功した。特にシリコンの蒸発速度を上げるため、微量の金が重要な役割を果たす。金原子は、シリコン間の結合を切り蒸発しやすくするためである。また、基板を加熱することでも電界蒸発速度を上げることができる。この電界蒸発を利用したナノ細線成長の手法を走査型プローブ顕微鏡の片持ち梁の先端にナノワイヤーを成長させて、探針を作製することに応用した。一方、強い電場下では、大気圧中で探針-基板上にマイクロプラズマが発生することを見いだした。ガラス上にに金属薄膜を形成した基板では、マイクロプラズマガラスを利用して金属薄膜を加工することに成功した。この方法で、金属薄膜に100nm以下の微小な開口を作製し、近接場のリソグラフィーに応用した。同様の技術はマイクロプローブ上に金属の微小開口を形成し、近接場光学顕微鏡用のプローブを形成できた。またプラズマによる熱のため、ガラスを局所的に溶融させ微小部品のガラスへの接合を可能にした。強電場とマイクロプラスマの関係を調べるためのテストデバイスを作製し、その形状に対する放電状態の変化を調べた。マイクロ放電は電極を構成する材料に強く依存することを見いだした。金属でできた電極では、マイクロ放電は多数見られ、一方シリコンでできた電極上ではマイクロ放電は起きにくい。

Walkthrough type ト ン ネ ル 顕 micromirror で は probe を substrate に extremely め て near さ せ て action さ せ る た め, ギ ャ ッ プ between で は small さ な electric 圧 で も very big に き な electricity industry strength に な る. In the large な な electrical field, で な matter <e:1> undergoes <s:1> た, and gas が ionizes <s:1> た する する. Youdaoplaceholder0 を を evaporation · accumulation さナノワ ヤ ヤ を growth させる とに とに success た. The rapid evaporation rate of にシリコ <e:1> を is げるため, and a trace amount of gold が is important な to cut を fruit たす. Gold atoms を and シリコ を intercalate to form を, cut each other and vaporize each other やすくするためである. Youdaoplaceholder0, substrate を heating する とで とで また the evaporation speed of the electric interface を げる げる とがで る る る る る る こ の electricity industry steamed 発 を using し た ナ ノ thin line growth の gimmick を walkthrough type プ ロ ー ブ 顕 micromirror の piece hold ち beam の apex に ナ ノ ワ イ ヤ ー を growth さ せ て, probe を cropping す る こ と に 応 with し た. One party, strong electric field under い で は, big 気 圧 で probe - substrate に マ イ ク ロ プ ラ ズ マ が 発 raw す る こ と を see い だ し た. On ガ ラ ス に に を metal film forming し た substrate で は, マ イ ク ロ プ ラ ズ マ ガ ラ ス を using し て を metal film processing す る こ と に successful し た. <s:1> <s:1> method で, production of <s:1> tiny な openings を in metal films under 100nm を, に応 for near-field <s:1> リソグラフィ に応 に応 に応 に応 に応 に応 に応 に応 に応. With others in の technology は マ イ ク ロ プ ロ ー ブ に metal の tiny openings on を form し, near field optical 顕 micro mirror with の プ ロ ー ブ を form で き た. ま た プ ラ ズ マ に よ る hot の た め, ガ ラ ス を bureau of に melt さ せ tiny part の ガ ラ ス へ の joint を may に し た. Strong electric field と マ イ ク ロ プ ラ ス マ の masato is を adjustable べ る た め の テ ス ト デ バ イ ス を as し, そ の shape に す seaborne る discharge の variations change を adjustable べ た. は マ イ ク ロ discharge electrode を constitute す る strong material に く dependent す る こ と を see い だ し た. Metal で で き た electrode で は, マ イ ク ロ discharge は most see ら れ, one party シ リ コ ン で で き た electrode で は マ イ ク ロ discharge は up き に く い.

项目成果

小野崇人、江刺正喜: "ナノメートル加工の応用 -ナノメカニックスへの応用-" 応用物理. 67. 1395-1399 (1998)

Takato Ono，Masaki Esashi：“纳米加工的应用 - 纳米力学的应用 -” 应用物理学 67. 1395-1399 (1998)。

Jinling Yang, Takahito Ono: "MECHANICAL BEHAVIOR OF ULTRATHIN MICROCANTILEVER"The International Conference on Solid-State Sensors and Actuators. 10・2. 1140-1143 (1999)

Jinling Yang，Takahito Ono：“超薄微悬臂梁的机械行为”固态传感器和执行器国际会议 10・2（1999）。

Takahito Ono, Dong Youn Sim: "Imaging of Microdischarge in a micro-gap of microactuator"IEEE of Micro Electro Mechanical Systems. 13. 651-657 (1999)

Takahito Ono、Dong Youn Sim：“微执行器微间隙中微放电的成像”IEEE 微机电系统。

小野崇人、江刺正喜: "ナノマシニングと近接場応用"信学技報(THECHNICAL REPORT OF IEICE). ED98-269. 41-47 (1999)

Takato Ono，Masaki Esashi：“纳米加工和近场应用”IEICE 技术报告 41-47 (1999)。

小野崇人、江刺正喜: "ナノメカノプティックス"オプトロニクス. 7. 144-148 (1999)

Takato Ono，Masaki Esashi：“纳米机械光学”光电学。7. 144-148 (1999)