強誘電体薄膜を用いた静電引力顕微鏡型メモリの研究

铁电薄膜静电引力显微存储器研究

• 批准号: 05750313
• 负责人: 伊藤 昌文
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Nagoya 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: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750313/
• 关键词: SFM(Scanning Force Microscopy); AFM(Atomic Force Microscopy); フォース顕微鏡; 強誘電体; メモリ

本研究ではまず強誘電体膜の配向方向を検出するため静電引力型ダイナミックモードフォース顕微鏡を改良して表面電位像と表面像が同時計測可能なケルビンプローブフォース顕微鏡を制作した.この顕微鏡では探針が表面に接近すればするほど電位分布計測時の分解能は向上するが,サンプルの形状により接近限界が大きく異なり必ずしも十分な電位分解能が得られないことが分かった.そこでダイナミックモードで測定点以外は表面から大きく離れてフィードバック動作を行わない新しい走査法を電気部品等を購入し開発した.この新しく開発した走査法の有効性を確認するため,フォトマスクを購入し,導体サンプルや絶縁体のサンプルを作成した.この観察の結果,サンプルによらず約10nm以下まで探針を接近でき,電位横分解能も数十nmで安定して測定できることを確認した.さらに探針に高電圧をかけて強誘電体に接触させ配向方向を変えるためには接触力の制御も必要不可欠である.従来のダイナミックモードではそのような制御は不可能であったが,この新しく開発した走査法では,非接触動作のみではなく接触力を10^<-8>N以下に制御して接触動作もできることを確認した.さらに検出感度を高めるため真空部品,光学部品等を購入し,顕微鏡全体を真空チャンバ内で動作できるように改良を行った.これにより,検出感度の目安となる探針のQ値は,10^<-4>Torr台では100程度向上することを確認した.次に強誘電体の膜(PVDFなど)をアルミ電極上にコートし,サンプルを作成し,配向を変化させ,その情報を取得する実験を行った.その結果,安定して配向情報を得るには至らなかったが,サンプルの膜厚,結晶性などが大きく影響することが分かった.以上装置としては,十分目的を達成でき,今後の研究に非常に有効な装置およびデータがえられた.今後,材料面からのさらなる研究が必要であると考えられる.

This study で は ま ず strong electricity body membrane の match to lure direction を 検 out す る た め electrostatic attraction type ダ イ ナ ミ ッ ク モ ー ド フ ォ ー ス 顕 micromirror を improved し て surface potential like と surface like が may at the same time measuring な ケ ル ビ ン プ ロ ー ブ フ ォ ー ス 顕 micromirror を making し た. こ の 顕 micromirror で は probe が に near surface す れ ば す る ほ ど potential distribution when measuring の decomposition Can は upward す る が, サ ン プ ル の shape に よ り close to limit が big き く different な り will ず し も very な potential decomposition can が ら れ な い こ と が points か っ た. そ こ で ダ イ ナ ミ ッ ク モ ー ド で measuring point outside は surface か ら big き く from れ て フ ィ ー ド バ ッ ク action line を わ な new し い い walkthrough method を 気 components such as を buy し open 発 し た. こ の new し く open 発 し た の walkthrough method have sharper sex を confirm す る た め, フ ォ ト マ ス ク を buy し, conductor サ ン プ ル や never try body の サ ン プ ル を made し た. こ の 観 examine の results, サ ン プ ル に よ ら ず below about 10 nm ま で probe を near で き, potential cross decomposition can も tens of nm で settle し て determination で き る こ と を confirm し た. さ ら に The probe に high voltage を けて けて strong inductor に contact させ direction を change えるために <s:1> contact force <s:1> control <s:1> must not be lacking である. 従 to の ダ イ ナ ミ ッ ク モ ー ド で は そ の よ う な suppression は impossible で あ っ た が, こ の new し く open 発 し た walkthrough method で は, non-contact action の み で は な く contact force を 10 ^ < - > 8 N the following に suppression し て contact action も で き る こ と を confirm し た. さ ら に 検 out sensitivity high を め る た め vacuum components, optical components such as を buy し, 顕 micromirror all を vacuum チ ャ ン バ で action within で き る よ う に improved line を っ た. こ れ に よ り, 検 out sensitivity の mesh Ann と な る probe の Q numerical は, 10 ^ < - > 4 Torr Taiwan で は 100 degree up す る こ と を confirm し た. Times に strong electric lure body の membrane (PVDF な ど) を ア ル ミ electrode に コ ー ト し, サ ン プ ル を し consummate, deserve to を variations change さ せ, そ の intelligence を obtain す る be 験 を line っ た. そ の results, stable し て match to the intelligence を る に は to ら な か っ た が, サ ン プ ル の film thickness, crystalline な ど が big き く influence す る こ と が points か っ た. The above device と し て は, very purpose を reach で き, future study に の very に have sharper な device お よ び デ ー タ が え ら れ た. In the future, it is necessary to であると and えられる for the research on materials, including であると ら and さらなる.

项目成果

下薗 弘幸: "ケルビンプローブフォース顕微鏡におけるサンプルによる測定像への影響" 平成5年度秋季応用物理学会講演予稿集. 2. 480- (1993)

Hiroyuki Shimozono：“开尔文探针力显微镜中样品对测量图像的影响”1993 年秋季日本应用物理学会会议记录 2. 480- (1993)。

伊藤 昌文: "ホッピング走査型ケルビンフォース顕微鏡の開発" 平成6年度春季応用物理学会講演予稿集. (1994)

Masafumi Ito：“跳跃扫描开尔文力显微镜的开发”日本应用物理学会 1994 年春季会议论文集（1994 年）。

下薗 弘幸: "ケルビンプローブフォース顕微鏡による電極サンプルの表面形状と電位分布の同時測定" 平成5年度電気系学会東海支部講演論文集. 1. 221- (1993)

Hiroyuki Shimozono：“使用开尔文探针力显微镜同时测量电极样品的表面形状和电位分布”日本电气工程师学会东海分会 1993 年论文集 1. 221- (1993)。

S.Watanabe: "Dynamic mode foce microscopy for the detection of lateral and vertival electrostatic forces" Applied Physics Letters. 63. 2573-2575 (1993)

S.Watanabe：“用于检测横向和垂直静电力的动态模式聚焦显微镜”《应用物理快报》。