水晶マイクロバランス法を用いたずれ応力測定可能な原子間力顕微鏡の開発

开发能够使用石英晶体微天平法测量剪切应力的原子力显微镜

• 批准号: 08750075
• 负责人: 岩田 太
• 金额: $ 0.64万
• 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750075/
• 关键词: 走査型トンネル顕微鏡; 原子間力顕微鏡; 水晶マイクロバランス法; マイクロトラボロジー

走査型プローブ顕微鏡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として発達してきた。SPMの観測は探針が試料表面に非常に接近した状態で行われ、探針と試料間に生じる力や摩擦現象はたいへん興味深く、現在までに走査型トンネル顕微鏡(STM)や原子間力顕微鏡(AFM)により盛んに研究されている。本研究課題では原子間力顕微鏡(AFM)測定においてカンチレバ-の撓み及び捻れを利用した従来の表面形状と摩擦力測定以外に水晶マイクロバランス法を用いた試料薄膜内部のずれ応力分布図が同時測定可能なシステムを開発した。1.ユニット及びシステム製作本研究室において原子力間顕微鏡を製作し、これに水晶振動子が試料ホルダーに取り付け可能とし、水晶発振回路をユニット本体に組み込むことにより原子力間顕微鏡と水晶マイクロバランス法の測定が可能になった。また摩擦力顕微鏡との組み合わせによりストレスと摩擦の関係が観測可能となった。2.アルミニウム蒸着薄膜の測定水晶板にアルミニウムを蒸着して形状、摩擦及びストレス像を同時測定した。これにより形状では蒸着粒子の境界部分でストレスが大きく、また摩擦像との相関としては摩擦係数が大きい部分で内部ストレスが大きいという観測結果が得られた。3.マイクロトライボロジーへの応力と超音波加工本研究で使用したくATカット水晶振動子は厚さ滑りモードという水晶プレート表面に平行に共振周波数(5MHz)で振動する。これに探針を観測するときより強い荷重(μN)でスクラッチすると通常のAFMによるスクラッチ加工よりも4-5倍加工効率が上がることを確認した。これらはAFMによる超音波マイクロ加工として非常に有意義な技術となると考える。

扫描探针显微镜已作为显微镜发展，可以使用超细探针观察材料的表面特性。当探针非常接近样品表面时，进行了SPM的观察结果，并且在探针和样品之间发生的力和摩擦现象引起了人们的关注，并且迄今为止，已经积极研究了扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）。在本研究主题中，我们开发了一个系统，该系统可以使用石英微量平衡法在薄膜内的移位应力分布图，除了使用常规的表面形状和摩擦力测量，这些测量利用了悬臂在原子力显微镜（AFM）测量中悬挂的偏转和扭曲。 1。在该实验室中制造了核能间显微镜的单位和系统，可以将石英谐振器连接到样品持有器上，并将晶体振荡器纳入单位主体，从而可以测量核能跨能显微镜和石英微量平衡方法。此外，通过将压力与摩擦之间的关系与摩擦力显微镜相结合可以观察到。 2。铝蒸发薄膜的测量铝沉积在石英板上，以同时测量形状，摩擦和应力图像。这可以观察到在形状的沉积颗粒的边界部分处的应力很大，并且内部应力在部分较大，而摩擦系数很大，这是与摩擦图像的相关性。 3。对微培养基和超声处理的应力，本研究中使用的切割晶体谐振器以谐振频率（5MHz）平行于晶体板表面，称为厚度滑动模式。这证实，与观察探针相比，用更强的负载（μN）划痕，加工效率是正常AFM刮擦处理的4-5倍。这些被认为是使用AFM超声微加工的非常有意义的技术。

项目成果

Futoshi Iwata: "Application and Development of Scarning probe microscopy utilized quartz crystal Microbalance Technique" Proceedings of ISMTII'96. 468-473 (1996)

Futoshi Iwata：“利用石英晶体微天平技术的扫描探针显微镜的应用和发展”ISMTII96 论文集。

Futoshi Iwata: "Scanning tunneling microscopy Combined guartz crystal microbalance of NH_3 adsorption or Ag thin film" Thin Solid Films,掲載決定. (1997)

Futoshi Iwata：“扫描隧道显微镜结合 NH_3 吸附或 Ag 薄膜的石英晶体微天平”Thin Solid Films，出版（1997 年）。

Futoshi Iwata: "Ultrasonic micromachining of Al thin film by combined quartz crystal resorator and atomic force microscopy" Thin Solid Films. (掲載決定). (1997)

Futoshi Iwata：“结合石英晶体谐振器和原子力显微镜对铝薄膜进行超声波微加工”薄固体薄膜（1997 年）。