attoAFM 極低温原子間力顕微鏡
attoAFM極低温用原子間力顕微鏡
近年AFMは生体から材料にいたるまで幅広い分野で使用されており、またその手法も高精度な表面形状測定のみならず表面の磁性測定(MFM)にいたる範囲にわたって多くの新しい 測定手段が開発されつつあります。 attocubeの極低温原子間力顕微鏡は、350mK以下の極低温そして15T以上の高磁場中における試料の形状その他様々な測定に使用することが可能でです。attoAFM は粗動およびスキャン機構にattocube独自のポジショナー・スキャナーを使用しており粗動範囲5mmX5mm、スキャン範囲30μmX30μmの大きな範囲が可能となっております。
- attoAFM I
- ヘッド部はコンパクト筐体に収めら、同時に高い精度で表面のイメージを得ることが出来ます。光ファイバーを使用し、光学的干渉によりカンチレバーの変位を検出することでチップ－試料表面間の距離制御を 行っています。市販のAFMカンチレバーを使用できMFM, EFMなどの測定にも対応できます。
- attoAFM III
- チューニングフォークをプローブ-試料表面間距離の検出に採用しており、光を使用しておりませんので半導体など試料表面が光に敏感な場合に最適です。 半導体上のSGM(Scanning Gate Microscopy)などに使用されます。
- attoAFM/STM
- チューニングフォーク式原子間力顕微鏡とSTMの測定両方を一台の装置で行う複合型システムです。
- attoAFM/CFM
- チューニングフォーク式原子間力顕微鏡と共焦点顕微鏡の機能を併せ持つ複合型システムです。AFMによるトポグラフィーと光学測定が同じセットアップで行うことができます。
AFM contact mode image of ordered lattice of lateral InAs quantum dot molecules recorded with the attoAFM I at 300 K (a) and 4.2 K (b). The height of the quantum dots is ~ 5 nm. Distance control: fiber based optical interferometer. (attocube application labs 2007, sample: T. van Lippen, et al., J. Appl. Phys. 97, 044301, 2005).
Magnetic force image acquired on a commercial hard disk. Protrusion and depression in the MFM image clearly represent the magentic bit profile. (attocube application labs 2007).
AFM contact mode image of a Si-Substrate /SiO2-Layer (height: 20 nm +/- 2 nm) recorded at 4.2 K with the attoAFM?I. Height of surface contaminations: ~ 1 nm. (attocube application labs 2007).
attoAFM I: 極低温原子間力顕微鏡
attoAFM Iは、小型のAFMとして特に極低温下及び高磁場下における測定のために開発されました。 attoAFMは、レーザー光の干渉を用いてカンチレバーの変位を高精度で測定することにより動作します。 コンタクトモード、非コンタクトモード、モジュレーションモード動作が可能です。 また粗動機構にattocube社のピエゾポジショナーを用いていますので5mmのスパンで試料上の位置（X,Y,Z方向）を変えることができます。
仕組み
- attoAFM Iでは粗動機構としてxyzポジショナーを組合せることでmmレンジの位置調節が可能です。またスキャン範囲はANSxy100スキャナーの使用により 低温において30μmX30μmの範囲でスキャンを行うことが出来ます。カンチレバーのセットアップは室温時に行いますが、チップ及び試料は低温時においてもCCDカメラにより観察でき（オプション）位置確認をすることが出来ます。 温度の変化を受けにくい材料の組合せにより安定した測定を行うことが出来ます。
スペックシート
Tuning fork AFM image recorded at 320 mK at a Si-substrate/SiO2-Layer; height: 20 nm +/- 2 nm recorded with the attoAFM III (attocube application labs, 2007).
Akiyama probe AFM image of a chess board grating (height 20 nm, period 2 µm) recorded with the attoAFM III. (attocube applications labs, 2007).
attoAFM III: 極低温原子間力顕微鏡
attoAFM IIIは極低温下における測定のため新たに開発された原子間力顕微鏡です。光を使用せず、チューニングフォークによる せん断力検出をプローブ－試料表面間距離の制御に使用しておりますので光に敏感な試料の場合に適したデザインとなっております。特に半導体表面のSGM(Scanning Gate Microscope) などに向いておりまた市販のAkiyama Probeにも対応しております。
仕組み
- チューニングフォークを検出法に採用することで高い精度の非コンタクトモード測定を行うことが出来ます。AFMチップは水晶発振子で校正されたチューニングフォークの側面に固定され、チップを試料面に平行に振動させます。 チップ先端が試料表面にナノメートル程度まで近づくとせん断力がかかり振動の振幅が減少し始め、これをフィードバックすることでチップ－試料表面間の距離を制御することが出来ます。
スペックシート
Tuning fork AFM image of SrTiO3 recorded at 350 mK with the attoAFM/STM (attocube application labs, 2009).
STS vortex imaging on NbSe2* at 315 mK and 1 T magnetic field. The image was recorded at a bias voltage of 1.4 mV (attocube application labs, 2009).
attoAFM/STM極低温AFM/STM複合システム
attoAFM/STMは原子間力顕微鏡とトンネル顕微鏡の機能を併せ持つユニークな複合システムです。 attoAFM III同様チューニングフォーク方式を採用していますが、トンネル電流が流れるプローブ部を短くするため プローブ水平設置型となっています。
仕組み
attoAFM/STMでは通常先端を鋭くエッチングしたタングステンチップをプローブとして使用しています。 チップはチューニングフォークに固定されており、電流増幅器によりトンネル電流を検出します。低温・高真空対応の同軸ケーブルを使用することで ノイズを最小限に抑えています。この装置ではセットアップを変更せずにAFM, STM両方の測定ができます。
スペックシート
Confocal image of the Akiyama probe in close proximity of a patterned SiO2 /Si substrate. The image clearly shows a pronounced backscattering of light at the AFM tip apex (attocube application labs, 2009).
Tuning fork AFM image of the SiO2 /Si substrate as imaged beforehand using the CFM (see figure above). The height modulation corresponds to 51 nm (attocube application labs, 2009).
attoAFM/CFM極低温AFM/CFM複合システム
attoAFM/CFMはチューニングフォーク式原子間力顕微鏡と極低温共焦点顕微鏡の複合システムです。 セットアップを変えることなく原子間力顕微鏡と共焦点顕微鏡の両機能を使用することができます。またAFMチップを精密に位置決めを光学イメージ により行うことができます。 更にラマン分光やチップ増強型ラマン散乱にも応用することができます。もちろん他のattocube製品同様、極低温・高磁場中の測定に最適化されています。
仕組み
attoAFM/STMではAkiyama probeを使用し、チップ－試料間の相互作用を共振周波数の変化により検出します。また同時に 共焦点顕微鏡(CFM)の測定とあわせることで、原子間力顕微鏡だけでは得られない情報を得ることができます。
