静電気力顕微鏡とは？わかりやすく解説

静電気力顕微鏡（せいでんきりょくけんびきょう、Electrostatic Force Microscope : EFM）は走査型プローブ顕微鏡の一種。

概要

走査型プローブ顕微鏡の一種で試料表面の形状や静電気力の分布を可視化するために使用される^[1]。空間分解能10μmを有しながら数mm²もの広範囲を走査可能な表面電位計測システムで大気圧中で容易に高精度な計測が可能。複数の走査型プローブ顕微鏡で試料上の静電気力分布を測定できるが非接触原子間力顕微鏡(NC-AFM)による形式では装置の探針としてニッケル探針が用いられ、先端部の直径は5μm、長さは560μmで、一方の端は90度に曲がり、長さ50μmの探針部がある。探針の変位は光ファイバーを利用した干渉計で測定される^[1]。

試料は樹脂や無機化合物のような絶縁体が対象で、高圧パルス電源で探針から電圧を印加して試料表面が帯電することにより生じた静電気力を計測時に探針を接地した状態の非接触原子間力顕微鏡で走査して計測する^[1]。帯電していない領域ではファンデルワールス力の力勾配が検出されるが、電荷のある領域では静電気力の勾配が検出される^[1]。

用途

静電気力の分布の検出

脚注

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^ ^a ^b ^c ^d 静電気力顕微鏡

参考文献

Stern, J. E., et al. "Deposition and imaging of localized charge on insulator surfaces using a force microscope." Applied physics letters 53.26 (1988): 2717-2719, doi:10.1063/1.100162.
森田清三, 菅原康弘「(2) 極限空間分解能を持つ非接触原子間力顕微鏡法」『応用物理』 67巻 12号、応用物理学会、1998年、 1402-1403頁, doi:10.11470/oubutsu1932.67.1402。
会沢宏一, 成田満, 上原利夫「静電気力顕微鏡法による潜像解析技術の検討」『Imaging Conference Japan fall meeting』 2009巻、日本画像学会、2009年, p.29-32, NAID 40016940671。
佐藤大知, 東尾順平,高橋芳浩,芦澤好人,塚本新,上原利夫, 大貫進一郎,中川活二「静電気力顕微鏡を用いた半導体表面電位測定による不純物濃度分布評価」『Imaging Conference Japan論文集』、日本画像学会、2014年, p.255-258, ISSN 1881-9958, NAID 40020359396。

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