エバネッセント場の力による高分解能検出に関する研究

利用倏逝场的力量进行高分辨率探测的研究

• 批准号: 11122216
• 负责人: 菅原 康弘
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11122216/
• 关键词: 近接場; エバネッセント場; 原子間力; 力; 半導体短針; 光学顕微鏡; 散乱光; 表面ポテンシャル

エバネッセント光を力として高分解に測定するため、まず、力の高感度検出と先鋭で清浄な顕微鏡探針の実現に重点を置き研究を推進した。次に、エバネッセント光を力として高感度・高分解能に測定のための指針を検討した。具体的な成果は以下のようになっている。1)探針に働く力の高感度検出の実現高分解能なフォトン原子間力顕微鏡を実現するためには、探針に働く微弱な力を高感度に検出する必要がある。具体的には、探針の振動振幅を安定に保持しながら、探針の機械的共振周波数の変化を高感度に検出する必要がある。そこで、まず、現有の探針の変位検出回路にノイズ成分の極めて少ないホトダイオードを導入し、超高感度な力検出を実現した。2)先鋭で清浄な顕微鏡探針を実現するための条件の検討エバネッセント場と相互作用する探針先端の寸法が、空間分解能を大きく左右する。そこで、現有の顕微鏡探針処理評価装置を用いて、先鋭で清浄な探針を実現するための条件を検討した。3)ケルビン法の導入と空間分解能を向上させるための指針の取得試料表面の仕事関数の分布が、フォトン原子間力顕微鏡の空間分解能に強く影響することが判明している。そこで、試料表面の仕事関数の影響を除去しながら、エバネッセント光を力に変換する測定方法(具体的には、ケルビン法)を新たに導入し、その効果を実験的に確認した。4)フォトン原子間力顕微鏡の性能評価試料表面としてプリズム表面に展開された金薄膜を取り上げ、フォトン原子間力顕微鏡の垂直方向および水平方向の分解能を評価した。

The study of high resolution optical force measurement, high sensitivity optical force measurement, and high sensitivity optical force measurement was carried out. Second, the light source, high sensitivity, high resolution energy, and the pointer are discussed. The specific results are as follows: 1)High sensitivity detection of probe force is necessary to achieve high resolution energy and high sensitivity detection of probe force. Specifically, it is necessary to keep the vibration amplitude of the probe stable and to detect the high sensitivity of the mechanical resonance cycle of the probe. In addition, the current probe position detection circuit has a very small number of components, and the ultra-high sensitivity detection circuit has been realized. 2)The conditions for the development of micro-mirror probes are discussed in detail. The probe tip size and spatial resolution energy are increased. This paper discusses the application of the existing micro-mirror probe processing and evaluation device, and the conditions for the development of the micro-mirror probe. 3) The spatial resolution energy of the sample surface obtained by the pointer is strongly influenced by the spatial resolution energy of the atomic force microscope. This paper introduces a new method for measuring the optical force of the sample surface (specific method), which is to eliminate the influence of the optical force of the sample surface and confirm the effect of the sample surface. 4) Evaluation of the properties of the atomic force micromirrors: Evaluation of the decomposition energy in the vertical and horizontal directions of the atomic force micromirrors on the surface of the sample and on the surface of the gold film.

项目成果

K.Yokoyama et.al.: "Optical beam deflection noncontact atomic force microscope with three dimensional beam adjustment mechanism"Rev.Sci.Instrum.. 71・1. 128-132 (2000)

K. Yokoyama等：“具有三维光束调节机构的光束偏转非接触原子力显微镜”Rev.Sci.Instrum.. 71・1（2000）。

T.Uchihashi et.al.: "Self-Assembled Monolayer of Adenine Base on Graphite Studied by Noncontact Atomic Force Microscopy"Phys.Rev.B. 60・11. 8309-8313 (1999)

T. Uchihashi等人：“通过非接触原子力显微镜研究石墨上的腺嘌呤单层”Phys.Rev.B. 8309-8313。

T.Uchihashi et.al.: "Imaging of chemical reactivity and buckled dimers on Si(100)2x1 reconstructed surface with noncontact AFM"Appl.Sur.Sci.. 140・3-4. 304-308 (1999)

T.Uchihashi 等人：“使用非接触式 AFM 对 Si(100)2x1 重​​建表面上的化学反应性和弯曲二聚体进行成像”Appl.Sur.Sci. 140・3-308 (1999)。

S.Morita and Y.Sugawara: "Guidelines for the achievement of true atomic resolution with noncontact atomic force microscopy"Appl.Surf.Sci.. 140・3-4. 406-410 (1999)

S.Morita 和 Y.Sukawara：“用非接触式原子力显微镜实现真正原子分辨率的指南”Appl.Surf.Sci.. 140・3-410 (1999)。

森田清三,菅原康弘: "原子間力顕微鏡による原子レベルの物性評価と計測"電気学会論文誌C. 119-C・10. 1109-1112 (1999)

Seizo Morita、Yasuhiro Sukawara：“使用原子力显微镜在原子水平上评估和测量物理特性”日本电气工程师学会会刊 C. 119-C·10 (1999)。