薄膜 & コーティング

薄膜・コーティングのためのAFM

薄膜やコーティングは、食品包装から太陽電池まで、あらゆるところで重要な役割を担っています。さまざまなニーズを満たすために、それらは多種多様な材料から、また析出や自己組織化、ゾルゲル法を含む、多数のプロセスにより作製されます。AFMは薄膜やコーティングのキャラクタリゼーションに強力なツールであり、それらの性能に重要な役立つ情報を提供します。比類のない空間分解能でラフネスやテクスチャを3Dで定量化し、電気的、磁気的、機械的な挙動を含む、ナノスケールの機能特性を測定します。膜の固有次元（厚さ、グレイン、ドメインサイズ等）は、サブナノからミクロンの長さスケールで特性評価するために重要になります。さらに、これらの長さスケールで、機能特性を同時に測定する能力は、ターゲットとなるアプリケーションにとって、薄膜エンジニアリングの主要な側面になってきています。AFMは、薄膜成長プロセスの開発や最適化、モニタリングおいて、また希望する機能特性を得るためのデザイン経路の効率化において、重要な情報を提供します。

 

機能

メトロロジー

• 表面ラフネス
• 均一性、多分散性
• モルフォロジー
• 粒子解析
• 膜厚

電気特性

• 導電率・誘電率 (sMIM, CAFM)
• 表面電位 (KPFM)
• 蓄積電荷 (EFM)
• I-V プロファイル (CAFM, Force Mapping)
• 絶縁破壊 (nanoTDDB)

磁気特性

• 磁気力勾配 (MFM)
• 磁気ヒステリシス (MFM, VFM)
• 磁気電気カップリング (MFM, PFM, VFM)

機械特性

• 剛性，ヤング率 (フォースカーブ，フォースマッピング，AM-FM, CR)
• 弾性率，損失弾性率，タンジェントデルタ (AM-FM, CR, ロスタンジェントイメージング)
• エネルギー散逸 (AM-FM, CR, ロスタンジェントイメージング, BE)

圧電特性

• 電気機械的応答 (PFM)
• ドメイン極性 (PFM)
• ピエゾ‐ヒステリシス (PFM)

トライボロジー特性

• 摩擦 (LFM)
• 凝着 (Force Curves, FFM)
• 摩耗 (LFM)

熱特性

• 熱伝導性 (SThM)
• 熱機械的応答 (ZTherm)
• 相転移 (ZTherm)

 

一般的なアプリケーション

• バッテリーとエネルギー貯蔵
• 生体適合性
• 腐食と防汚
• データストレージ
• 強誘電体と圧電体
• 光学
• 光起電
• 半導体およびマイクロエレクトロニクス産業
• MEMS (microelectromechanical systems) を含む、センサーおよびアクチュエータ
• 生体組織工学および幹細胞研究
• トライボロジー

一般的な薄膜析出プロセス:

• ALD (atomic layer deposition；原子層堆積法)
• CVD (chemical vapor deposition；化学蒸着法)
• MBE (molecular beam epitaxy；分子線エピタキシ法)
• PLD (pulsed laser deposition；パルスレーザー堆積法)
• PVD (physical vapor deposition；物理蒸着法)
• 自己組織化 (Self assembly)
• スパッタリング
• スピンキャスティング
• 加熱蒸散

アプリケーションノート：薄膜のAFMによる特性評価：高分解能形状イメージと機能特性

アプリケーションノート：原子間力顕微鏡による粗さ測定

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