自己組織化半導体ヘテロクラスターを利用した超高原子分解能・非接触原子間力顕微鏡の探針の創製と評価

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本研究では、非接触原子間力顕微鏡(nc-AFM)の性能を向上させて超高原子分解能を達成するために、カンチレバー端のSi針先端にGeナノ半導体クラスターを自己組織的にヘテロ成長させ、歪みによって誘起される特異ファセット面の展開を利用して原子スケールで鋭利な探針(ナノプローブ)を創製することを目的とした.本年度は、走査型オージェ電子分光顕微鏡(SAM)に取り付けた試料準備真空室(10^<-10>Torr台)にGeの蒸着源を取つけ、加熱清浄化したSi探針先端にGeを蒸着できるようにした.試料準備室にターボ分子ポンプ、チタンゲッターポンプを増設することによって到達真空度の向上も図った.予備実験として、Siウェハーから切り出した一辺約0.5mmの角柱の先端を化学研磨によって先鋭化するとともに、そのSi角柱にタングステン線をコイル状に巻き付けて超高真空中で加熱し、清浄になっていく過程・ファセットしていく様子をSAMで観察した.また、超高分解能走査型電子顕微鏡での観察も行い、その先端部を評価した.また、Si先端を先鋭化させるために反応性イオン研磨(RIE、本学設備)を試み、先鋭化に良好な結果を得た.現在、その先端にGeを蒸着してクラスター成長させる実験を開始している.次年度は、この先端の構造・電子状態を、走査型トンネル顕微鏡(STM)、原子間力顕微鏡(AFM)、走査型オージェ電子顕微鏡(SAM)、超高分解能走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)、電界放射顕微鏡(FEM)、電界イオン顕微鏡(FIM)等の手法で解析する予定である.