超音波スクラッチ原子間力顕微鏡の開発とナノ・トライポルミネッセンスの観察

超声划痕原子力显微镜的研制及纳米三极发光的观察

• 批准号: 11750053
• 负责人: 岩田 太
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Shizuoka 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: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750053/
• 关键词: AFM; マイクロトライボロジー; 超音波加工; マイクロマシニング; ナノスケール加工; ナノ加工

走査型プローブ顕微鏡(SPM)は極細な探針を用いて高分解能で物質の表面性状を観察できる顕微鏡である。特にSPMの探針と試料間に生じる摩擦現象はたいへん興味深く、マイクロトライボロジー(微小領域の摩擦や摩耗に関する研究として盛んに研究されている。しかしながら通常の原子間力顕微鏡(AFM)測定では主に表面形状や摩擦力のみの観察である。そこで本研究ではAFMに超音波振動子を組み込むことにより、高速で高いエネルギーを有する超音波振動等を利用した新たなマイクロトライボロジー現象の観察を行った。研究成果SPM技術としてこれまでに開発してきたシステム技術を利用し、これと超音波振動子を組み合わせマイクロトライボロジーやマイクロ加工を目的とした装置を開発した。探針にダイヤモンドチップやアモルファスカーボンをスパッタしたチップを用いることで振動状態でも安定したスクラッチ加工が可能であることを確認した。超音波振動について横振動モード及び縦振動モードを用いたナノスケールの切削加工法を実現した。通常、ポリマー表面は粘弾性で加工が困難であるが振動させる適切なパラメータを設定することで軟らかいポリマー表面を制御性よく平坦に加工できることを実証した。特にこの手法はDNAといったナノスケールの生体試料の加工も可能であることを確認した。また、硬い金属表面でも弱い力で制御性よく加工することが可能であった。また、これらの加工後をSPMによる弾性評価を行ったところ、残留応力のない理想的なナノスケール加工ができていることも確認した。また、超音波振動子によるポリマー試験片のナノスケール疲労試験を行い、ポリマー表面が疲労過程で内部にナノスケールのボイドが形成され表面形状を変化させること、また、これらの影響でマイクロトライボロジー特性が大きく変化することが分かった。超音波振動子とSPMを組み合わせることでナノスケールでの様々な世界が開ける可能性があり、今後もナノスケールの計測加工を継続する予定である。

A micro-probe (SPM) is used to detect the surface properties of substances with high decomposition energy. The friction phenomenon between SPM probe and sample is very interesting and interesting. Ordinary atomic force microscopy (AFM) measurements of surface shapes and frictional forces. In this study, AFM ultrasonic vibration was used to investigate the phenomenon of high speed ultrasonic vibration. Research results SPM technology development and application of ultrasonic vibration technology development The vibration state of the probe is stable and the processing is possible. Ultrasonic vibration is used to realize transverse vibration and transverse vibration. Generally speaking, the surface viscosity is difficult to process. Special procedures for DNA and biological sample processing are available. Hard metal surfaces are hard to resist. After processing, the SPM is evaluated and the residual force is determined. The ultrasonic vibrator is used to test the fatigue of the test piece. The surface is fatigued. The internal fatigue is formed. The surface shape is changed. The characteristics of the ultrasonic vibrator are changed. The possibility of ultrasonic vibration and SPM combination is determined.

项目成果

F.Iwata: "photoconductive imaging in a photonscanning tunneling microscope capable of point-contact current sersing using a conductive fiber."J.Microscopy. 202(to be published). (2001)

F.Iwata：“光子扫描隧道显微镜中的光电导成像能够使用导电纤维进行点接触电流测量。”J.Microscopy。

F.Iwata,: "Nano wearing property of fatigued polycarbonate surface studied by atomic force microscopy"J.Vac.Sci. & Technol.B. (to be published). (2001)

F.Iwata，：“通过原子力显微镜研究疲劳聚碳酸酯表面的纳米磨损性能”J.Vac.Sci。

F.Iwata: "Observation of a polystyrene surface modified by ultrasonic scratching using atomic force microscopy"Jpn.J.Appl.Phys.. 38. 3936-3939 (1999)

F.Iwata：“使用原子力显微镜观察通过超声波划痕改性的聚苯乙烯表面”Jpn.J.Appl.Phys.. 38. 3936-3939 (1999)

F.Iwata,: "Scratching on polystyrene thin film without bumps using atomic force microscopy"J.Vac.Sci. & Technol.B. 17. 2452-2456 (1999)

F.Iwata，：“使用原子力显微镜在没有凸块的聚苯乙烯薄膜上进行划痕”J.Vac.Sci。

F.Iwata: "Conductive atomic force microscopy study of InGaN films grown by hot-wall epitaxy with a mixed (Ga+In)"J.Appl.Phys.. 88. 1670-1673 (2000)

F.Iwata：“通过热壁外延与混合 (Ga In) 生长的 InGaN 薄膜的传导原子力显微镜研究”J.Appl.Phys.. 88. 1670-1673 (2000)