新機能レーザービーム走査型テラヘルツ放射顕微鏡による電子材料に関する研究

使用新型激光束扫描太赫兹发射显微镜研究电子材料

• 批准号: 07F07378
• 负责人: 斗内 政吉
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07378/
• 关键词: テラヘルツ; フェムト秒レーザー; 顕微鏡; ガルバノメーター; デバイス; 半導体; 高温超伝導体; LSI; 光スキャナー; 固浸レンズ

平成20年度は現在までに構築しているレーザーテラヘルツ放射顕微鏡(LTEM)のシステム高機能化をを計るとともに、これを使った半導体デバイスの評価を行った。またこの高機能化したシステムに関する特許の申請を行った。以下に研究結果の詳細を示す。前年度までに従来の試料ステージ移動型のLTEMにビームエクスパンダーおよび固浸レンズを組み込むことにより、波長780nmのフェムト秒レーザー光源を使って、空間分解能として1.2ミクロンを達成していた。また、高速イメージングのためにレーザー走査用のガルバノメータを組み込んだ透過タイプのレーザービーム走査型LTEMを構築し、500×500画素のテラヘルツ放射イメージ取得時間を10秒程度まで短縮することに成功していた(従来の試料ステージ移動型では1時間程度必要)。今年度は、このレーザービーム走査型LTEMを、様々な試料に適応可能な反射型に改良し、またレーザー光源については多くの半導体デバイスのベースとなるシリコンを透過可能な1058nmに変更。さらにビームエクスパンダーおよび固浸レンズを組み込んだシステムへと拡張した。このシステムにより、0.5ミクロンのライン&スペース構造を有するテラヘルツ放射素子を用いて実験を行った。その結果、レーザービームをライン間に照射したときに放射される周期的なテラヘルツ放射パターンが観測されており、よって空間分解能として1ミクロン以下を達成した。また、この新システムを用いて、半導体デバイスの一つであるオペアンプのテラヘルツ放射イメージの観測を行った。人為的に配線に断線箇所を作ったオペアンプと正常なものにおけるLTEMイメージにおいて、有意な差を観測した。このようなテラヘルツイメージの差はアンプに外部から何もバイアス電圧等を入力しない場合にも観測されており、このLTEMを使って半導体デバイスの故障評価を非破壊で高速に行える可能性を示している。

Pp.47-53 20 year は now ま で に build し て い る レ ー ザ ー テ ラ ヘ ル ツ radiation 顕 micro mirror (LTEM) の シ ス テ ム high functional を を meter る と と も に, こ れ を make っ た semiconductor デ バ イ ス の review 価 を line っ た. Youdaoplaceholder0 する <s:1> high-functionality たシステムに たシステムに application for する concession を bank った. The following に research results <s:1> are detailed を for す. Before the annual ま で に 従 to の sample ス テ ー ジ type mobile の LTEM に ビ ー ム エ ク ス パ ン ダ ー お よ び solid immersion レ ン ズ を group み 込 む こ と に よ り, wavelength of 780 nm の フ ェ ム ト seconds レ ー ザ ー illuminant を make っ て, space decomposition can と し て 1.2 ミ ク ロ ン を reached し て い た. ま た, high-speed イ メ ー ジ ン グ の た め に レ ー ザ ー walkthrough with の ガ ル バ ノ メ ー タ を group み 込 ん だ through タ イ プ の レ ー ザ ー ビ ー ム walkthrough type LTEM を constructing し, 500 x 500 pixels の テ ラ ヘ ル ツ radiation イ メ ー ジ obtain を 10 seconds degree ま shortening で す る こ と に successful し て い た (従 to の sample ス テ ー ジ mobile type Youdaoplaceholder0 で 1 time degree necessary. Our は, こ の レ ー ザ ー ビ ー ム walkthrough type LTEM を, others 々 な sample に optimum 応 may な modified し, reflective に ま た レ ー ザ ー light に つ い て は more く の semiconductor デ バ イ ス の ベ ー ス と な る シ リ コ ン を through May 1058 nm な に - more. さ ら に ビ ー ム エ ク ス パ ン ダ ー お よ び solid immersion レ ン ズ を group み 込 ん だ シ ス テ ム へ と company, zhang し た. こ の シ ス テ ム に よ り, 0.5 ミ ク ロ ン の ラ イ ン & ス ペ ー ス a す を construction る テ ラ ヘ ル ツ radiation element child を using い て be 験 を line っ た. そ の results, レ ー ザ ー ビ ー ム を ラ イ ン に between irradiation し た と き に radiation さ れ る cycle な テ ラ ヘ ル ツ radiation パ タ ー ン が 観 measuring さ れ て お り, よ っ て space decomposition can と し て 1 ミ ク ロ ン を under reach し た. ま た, こ の new シ ス テ ム を with い て, semiconductor デ バ イ ス の a つ で あ る オ ペ ア ン プ の テ ラ ヘ ル ツ radiation イ メ ー ジ の 観 measuring line を っ た. Artificial に wiring に break the を as っ た オ ペ ア ン プ と normal な も の に お け る LTEM イ メ ー ジ に お い て, poor deliberately な を 観 し measurement た. こ の よ う な テ ラ ヘ ル ツ イ メ ー ジ の poor は ア ン プ に external か ら what も バ イ ア ス を し into force, such as electric 圧 な い occasions に も 観 measuring さ れ て お り, こ の LTEM を make っ て semiconductor デ バ イ ス の fault rating 価 を not broken 壊 で high-speed line に え を る possibility in し て い る.

项目成果

ガルバノメーターを用いたレーザー走査型テラヘルツ放射顕微鏡の開発

使用振镜的激光扫描太赫兹发射显微镜的研制

• 发表时间: 2008
• 作者: 金子大輔;金鮮美;山下将嗣;松本徹;村上博成;大谷知行;斗内政吉
• 通讯作者: 斗内政吉

透過型レーザーテラヘルツ放射顕微鏡(LTEM)システムの空間分解の向上

提高透射激光太赫兹发射显微镜 (LTEM) 系统的空间分辨率

• 发表时间: 2008
• 作者: 金鮮美;村上博成;斗内政吉
• 通讯作者: 斗内政吉

Novel laser scanning THz emission microscope

新型激光扫描太赫兹发射显微镜

• 发表时间: 2008
• 作者: S. Kim;M. Yamashita;T. Matsumoto;H. Murakami;C. Otani;M. Tonouchi
• 通讯作者: M. Tonouchi

テラヘルツ技術総覧(Handbook of Terahertz Technology)

太赫兹技术手册

• 发表时间: 2007
• 作者: 斗内政吉;村上博成;金鮮美
• 通讯作者: 金鮮美

Transmission-Type Laser THz Emission Microscope Using a Solid Immersion Lens

• DOI: 10.1109/jstqe.2007.913425
• 发表时间: 2008-04
• 期刊: IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics
• 影响因子: 4.9
• 作者: Sunmi Kim;H. Murakami;M. Tonouchi