高精度AFMリソグラフィー手法の開発による単一分子の電気伝導測定

开发高精度AFM光刻方法测量单分子电导率

• 批准号: 20027001
• 负责人: 秋山 琴音
• 金额: $ 2.88万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20027001/
• 关键词: 走査プローブ顕微鏡

集束イオンビーム(FIB)により先鋭化した金探針の付いたAFMセンサー(水晶振動子)を作製して非接触AFMで用い、探針・試料間にパルス電圧を印可することによって、探針先端原子の電界蒸発を促し試料表面上への文字パターンや金ナノ細線の描画(AFMリソグラフィー)を行った。独自に開発したナノレベルで鋭利な金探針を距離制御性に優れ高分解能を有する非接触AFMで制御してAFMリソグラフィーに成功した点で意義深い。これまでのAFMリソグラフィーでは、曲率半径50～100nm程度の金属被覆Si探針を用いており、描画線幅も50nm程度が限界だったのに対し、本研究で、先端半径12nm程度の金探針のついたAFMセンサーを非接触AFMで制御したことにより、線幅20～30nm程度の金属細線の描画が可能となった。また、この高精度AFMリソグラフィー手法は、半導体デバイスの導線など様々な応用が考えられるが、中でもナノ構造の電気伝導測定に威力を発揮すると考えている。特に、ナノギャップ作製の技術的難解さやbreak-junktion法の再現性の低さなどから単一分子の電気伝導測定結果については異なる実験間での値がまちまちであり、加えて理論値と実験値が異なるのが現状である。本研究により高精度AFMリソグラフィー手法を確立し、試料表面上で分子・マクロ金属電極を結ぶことができれば、新たな電気伝導測定手法を確立することができ、分子エレクトロニクス発展への手がかりとなると考えている。

The cluster probe (FIB) is used to sharpen the tip of the gold probe, and the AFM (crystal vibrator) is used to make non-contact AFM. The probe and sample can be printed by the voltage between the tip of the probe and the sample. The tip of the probe can be evaporated by the electric field. The surface of the sample can be painted by the fine line of the gold probe (AFM). The unique development of a sharp gold probe has a high resolution energy, and the non-contact AFM control system has a deep significance. This makes AFM extremely easy to use. However, metal-coated Si probes with a radius of curvature of 50 to 100nm can be used, and the limit of drawing line widths of 50nm is limited. In this study, the AFM center of a gold probe with a tip radius of 12nm can be controlled by non-contact AFM, and it is possible to draw thin metal lines with a line width of 20 to 30nm. This high-precision AFM solution is used to measure the electrical conductivity of semiconductor devices and structures. The reproducibility of break-junktion method is low, and the results of electrical conductivity measurement of single molecule are different. In this study, a high precision AFM technique was established, and a new method for measuring electrical conductivity was established.

项目成果

Nanoscale lithography with frequency-modulation atomic force microscopy.

• DOI: 10.1063/1.3043435
• 发表时间: 2008-12
• 期刊: The Review of scientific instruments
• 作者: M. Hamada;T. Eguchi;K. Akiyama;Yukio Hasegawa

AFM lithography and electrical mode spectroscopy using metal-tip cantilevers

使用金属尖端悬臂梁的 AFM 光刻和电模式光谱

• 发表时间: 2010
• 作者: Kotone Akiyama;G.Bremond
• 通讯作者: G.Bremond

Mechanical and electrical measurements of nano-materials

纳米材料的机械和电气测量

• 发表时间: 2009
• 作者: Kotone Akiyama;et. al.;Kotone Akiyama;W. Yashiro;Kotone Akiyama
• 通讯作者: Kotone Akiyama

Nanoscale chemical imaging by scanning tunneling microscopy assisted by synchrotron radiation

同步辐射辅助扫描隧道显微镜纳米级化学成像

• 发表时间: 2009
• 期刊: Physical Review Letters 102
• 作者: T. Okuda;T. Eguchi;Kotone Akiyama;A. Harasawa;T. Kinoshita;Y. Hasegawa;M. Kawamori;Y. Haruyama;S. Matsui
• 通讯作者: S. Matsui

Initial Adsorption and Kondo Resonance of 5,10,15,20-Tetrakis(4-bromophenyl)porphyrin–Co Molecules on Ag/Si(111) Surface Studied by Low-Temperature Scanning Tunneling Microscopy/Spectroscopy

• DOI: 10.1143/jjap.48.08jb01
• 发表时间: 2009-08
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Q. Li;Shiro Yamazaki;T. Eguchi;Howon Kim;S. Kahng;Jingpin Jia;Q. Xue;Y. Hasegawa