日本カンタム・デザイン株式会社 原子間力走査型電子顕微鏡 (FusionScope)

AFMとSEMのコンビネーションによるIn-situ測定

AFMとSEMの相関解析を行うことができる新しいプラットホームです。幅広いAFMの測定技術にSEMの利点を加えることで新たな研究領域を創造します。

製品名
原子間力走査型電子顕微鏡
型番
FusionScope
価格
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発売日
発売中
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原子間力走査型電子顕微鏡の特長

■AFMとSEMによる同一時間軸での相関解析 　
　SEMで関心領域を特定し、AFMで同じ領域を
　自動的に特定する自動化機能も実現しています。

■プロファイルビュー 　
　AFMカンチレバーの先端を観察しながら測定ができる
　機能プロファイルビューを搭載しています。

■自己検知型カンチレバー
　表面特性の高品質で低ノイズの検出が可能です。
　凹凸のある試料や尖った形状の試料も測定可能です。

■簡単操作
　迅速かつ簡単にサンプル交換可能です。
　ユーザーフレンドリーなインターフェイスを搭載しています

   

 

(画像をクリックすると拡大できます)

 

 

 
測定モード及びアプリケーション

 

SEM

集束電子ビームを使用してサンプル表面から高解像度のトポグラフィーイメージングを実現します。 表面から数ナノメートル以内のトポグラフィー情報を収集することが出来ます。

 

図1．図2．


カーボン層上の球状錫のSEM写真
画像の水平磁場幅は50μm

高倍率顕微鏡写真から、
図1の割れた錫の球のマーク面の詳細がわかる

 

AFM Static Mode（コンタクトモード）

ティップは試料表面と連続的に接触し、反発領域では表面形状に忠実に追従します。コンタクトモードでは、長くて柔らかいカンチレバーが使用されます。



コンタクトモードで得られたポリマー表面のAFM像

 

導電性AFM（C-AFM）

鋭い導電性の探針を用いて試料の表面形状と導電性を同時に測定するモード。 表面の電流マップまたは導電率マップを作成することができます。また、シングルポイントIVカーブを記録し、ユーザー定義の位置での詳細な電気特性を調べることができます。

 

図1．図2．図3．


シリコン基板上の
Au電極構造のSEM像


電極構造のAFMトポグラフィー像


電極構造の導電率マップ

 

静電気力顕微鏡（EFM）

試料基板の電界の変化をイメージングして、表面電位や電荷分布を調べるために使用する位相イメージングモード。 導電性カンチレバーチップと試料の間にDCバイアスが印加され、長距離静電相互作用力と試料表面の形状が同時に測定されます。

 

図1．図2．図3．


異なる結晶粒界を持つ
BaTiO3セラミックスのSEM像

BaTiO3セラミックスの
AFMトポグラフィー像

+1.5Vバイアスによる
BaTiO3セラミックのEFM位相像

 

磁気力顕微鏡（MFM）

磁気AFM探針を用いて磁性材料の特性を研究するために用いられる位相イメージングモード。 位相シフトと振幅を記録できるように、表面のトポグラフィーは、表面から定義された距離でトレースされます。
 

図1．図2．


Pt/Co/Ta多層膜試料のAFMトポグラフィー像

同領域の磁気力顕微鏡（MFM）像

 

材料特性評価

【アプリケーション事例：MFMを用いた磁性層構造の特性評価 】
鋼材表面の異なる相を視覚化でき、カンチレバーを2つの異なる相の結晶粒界に簡単に配置できます。 磁気カンチレバーチップを使用して磁気特性を分析し、強磁性サブドメインを高解像度で画像化可能です。

図1．図2．


二相鋼のSEM像（概観）

二相鋼の結晶粒界のSEM像

図3．
図4．


二相鋼の結晶粒界における
AFMトポグラフィー像

強磁性相と常磁性相の構造を示す
二相鋼粒界のMFM像

 

品質管理・故障分析

【アプリケーション事例：AFMを用いた電子部品・半導体デバイスの解析】
ナノメートルサイズの構造体もプロファイルビューを使えばカンチレバー先端を目的の領域に簡単に移動させ、サンプルの高解像度AFM分析を行うことができます。サブナノメートルの分解能で実際の３Dトポグラフィーを測定したり、導電性AFMを使用して追加情報を抽出したりすることもできます。

図1．図2．図3．


カンチレバー先端を関心領域上に
配置したCPUチップのSEM像

トランジスタの特定領域の
相関AFM像

トランジスタの特定領域の
相関SEM像

 

ナノ構造体

【アプリケーション事例：AFMを用いた2次元材料の解析】
グラフェンのような原子レベルの薄い2次元膜でもAFM分析中のメンブレンの変形を可視化することで取得したAFMデータのより良い理解につなげます。

図1．図2．


カンチレバー付き自立型グラフェン膜のSEM像

自立型グラフェン膜のSEM及びAFM相関像

図3．
図4．
低荷重での自立型グラフェンの
AFMトポグラフィー像
高荷重での自立型グラフェンの
AFMトポグラフィー像

 

原子間力走査型電子顕微鏡の動画

FusionScope®の紹介

AFMとSEMの相関解析を行うことができる新しいプラットホームです。幅広いAFMの測定技術にSEMの利点を加えることで新たな研究領域を創造します。

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