量子効果剥離による無損傷超薄切片作成技術の開発

電子顕微鏡は、物質科学、材料工学、電子工学、生命科学、医学などのあらゆる分野において、もはや不可欠といえるほどに発達し、その分解能は原子の背景よりも小さな距離を識別できるほどに発達した。しかしながら、この高性能を十全に発揮した成果に遭遇することはまれである。原因は、超高分解能な電子顕微鏡は、観察用薄片試料に対する要求が極めて厳しく、従来多用されているイオン研磨法を用いては、その作製が困難であるからである。本研究では″必要悪″と呼ばれながら多用されているイオン研磨法に替わる、無損傷で完全平滑表面を得ることの出来る超薄片試料作成技術を、短波長レーザによって実現するのが目的とする。第1のターゲットは、加工の困難なダイヤモンドである。レーザーは紫外域のArFとした。これによって得られる波長は195nmである。ダイヤモンドに対しても透明でない。銅、シリコン、酸化物ガラスについて30μm厚まで機械研磨した後、直接研磨を試みた。又、シリコンについては、イオン研磨によって生じた表面近傍の10nm厚みに達した損傷層を、レーザーによって除去することを試みた。直接研磨では、今回の物質に関しては熱過程が優先して研磨が進行することがわかった。とくに金属においてそうである。熱が蓄積しないように、パルス間隔を広くすることが成功に繋がる。イオン損傷層の除去は実効があるが、研磨用真空容器の残留ガス分子の種類に注意が必要であることも分かった。有機分子が残留している容器内では、レーザーによって2重結合を切られた炭素原子が、試料表面上にグラファイトを形成する。これは、イオンポンプかターボポンプの採用し、容器内の有機気体の分圧を下げることで解決できることが分かった。現在、超高分解能電子顕微鏡による最終試験を行っている。

電子顕微鏡は、物質科学、材料工学、電子工学、生命科学、医学などのあらゆる分野において、もはや不可欠といえるほどに発達し、その分解能は原子の背景よりも小さな距離を識別できるほどに発達した。しかしながら、この高性能を十全に発揮した成果に遭遇することはまれである。原因は、超高分解能な電子顕微鏡は、観察用薄片試料に対する要求が極めて厳しく、従来多用されているイオン研磨法を用いては、その作製が困難であるからである。本研究では″必要悪″と呼ばれながら多用されているイオン研磨法に替わる、無損傷で完全平滑表面を得ることの出来る超薄片試料作成技術を、短波長レーザによって実現するのが目的とする。第1のターゲットは、加工の困難なダイヤモンドである。レーザーは紫外域のArFとした。これによって得られる波長は195nmである。ダイヤモンドに対しても透明でない。銅、シリコン、酸化物ガラスについて30μm厚まで機械研磨した後、直接研磨を試みた。又、シリコンについては、イオン研磨によって生じた表面近傍の10nm厚みに達した損傷層を、レーザーによって除去することを試みた。直接研磨では、今回の物質に関しては熱過程が優先して研磨が進行することがわかった。とくに金属においてそうである。熱が蓄積しないように、パルス間隔を広くすることが成功に繋がる。イオン損傷層の除去は実効があるが、研磨用真空容器の残留ガス分子の種類に注意が必要であることも分かった。有機分子が残留している容器内では、レーザーによって2重結合を切られた炭素原子が、試料表面上にグラファイトを形成する。これは、イオンポンプかターボポンプの採用し、容器内の有機気体の分圧を下げることで解決できることが分かった。現在、超高分解能電子顕微鏡による最終試験を行っている。