SPM(Scanning Probe Microscope)
走査型プローブ顕微鏡
       上江州研/寺崎研との共同使用


+ 使用目的
 表面形状を原子スケールで観察するために用います。
例として、アニール処理したSrTiO3(001)基板の表面を観察したものです(図1)。

SrTiO3の格子定数は0.3905nmですので、
単位格子一層分の段差(ステップ)と
原子レベルで平坦な部分(テラス)が観察されているのがわかります。
また、表面の凹凸像だけではなく、表面の電流像や弾性像、摩擦像、粘性像、磁気力分布なども観察することができます。

+ 構成
 写真に示すように本体は、防振台、SPMベース、SPMヘッドなどから構成されています。

SPMベース
SPMベースは、試料ステージ、ステージアプローチ部、粗動ステージ部などから構成されています。
SPMヘッド
SPMヘッドはレーザー部、受光部、プリアンプ部などから構成されています。


+ 使用頻度
 最近は扱いも慣れてきて、上江洲研や寺崎研と共同利用ということもあり、
大体平日は誰かが使用しています。
+ 特徴
 表面形状だけでなく、表面の様々な物理量を観察することが可能ですが、
勝藤研では主に、以下の三つのモードを使用しています。

ノンコンタクトモードAFM(Atomic Force Microscope:原子間力顕微鏡)
カンチレバを自励発振させながら試料表面を非接触で走査し、カンチレバ上部に当てたレーザー光の周波数を検出することによって表面形状を観察します(図2)。

試料表面にダメージを与えずに高分解の測定をすることができます。

コンタクトモードAFM
試料表面とカンチレバを接触させ、その間に電圧を印加しながら走査することによって、凹凸形状測定と同時に電流像を観察することができます。

STM(Scanning Tunneling Microscope)
金属探針と導電性試料との間にバイアス電圧を加え、その間に流れるトンネル電流を一定に保ちながら試料表面を走査し、表面形状を観察します。また、任意点での凹凸像とIV特性を同時に取り込むこともできます。



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