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。

The micro-mirror is used to detect the surface properties of substances with high decomposition energy. SPM measurements are conducted in close proximity to the sample surface, forces are generated between the probe and the sample, friction phenomena are interesting, and now the probe type is studied by STM and AFM. This study aims to develop a new method for measuring the force distribution inside a sample film by using atomic force microscopy (AFM), in addition to surface shape and friction force measurement. 1. Atomic Force Microscope Production in our laboratory. Crystal Oscillator Sample Collection. Crystal Oscillator Loop. Atomic Force Microscope Measurement. The friction force is measured by the combination of micro-mirrors and friction. 2. Determination of vapor deposition thin film on crystal plate: simultaneous determination of vapor deposition shape, friction and vapor deposition image The shape of the particle is different from the shape of the particle. The friction coefficient is different from the shape of the particle. 3. Ultrasonic processing of crystal vibrators. In this study, crystal vibrators were used to vibrate parallel to the surface AT 5MHz. The probe was tested with a high load (μN), and the AFM was tested with a 4-5 times machining efficiency. It is very meaningful to study the technology of AFM.

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: "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）。

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）。