走査型マイクロ波インピーダンス顕微鏡(sMIM; Scanning Microwave Impedance Microscopy)

メーカー CSInstruments

表面の電気特性測定を得意とするCSI社Nano ObserverにsMIM(走査型マイクロ波インピーダンス顕微鏡)を追加すればまさに鬼に金棒です。レジスコープやHD-KFMを備えるNano ObserverにsMIMを追加することで、同じサンプルの異なる電気特性を測定することができます。sMIMは、専用プローブ直下のサンプルからの、マイクロ波の反射を観察することにより、空間分解能50nmで、サブミクロン~ミクロンオーダーの材料の電気伝導率または誘電率を測定できます。
 

  • 測定対象: 金属、半導体、誘電体を含む絶縁体
  • ナノスケールにおける、電気伝導率σ&誘電率ℇの直接測定
  • 電気特性線型性のあるデータ
  • 定量的なドープ濃度マッピング
  • ナノスケールにおけるC-Vスペクトル取得
  • サブサーフェスに感度

 

アプリケーション

  • マイクロエレクトロニクス
  • ナノ材料
  • ドーピングプロファイル
  • バイオメディカル
  • 再生エネルギー関連研究
  • フォトニック材料・デバイス

 

導電率、誘電率、N-ドーピング濃度を測定

ScanWaveTM 動作原理

  • ScanWave™は、完全にシールドされたパスを通過させ、プローブ先端にマイクロ波を照射します。
  • マイクロ波は、プローブ先端に近接場電磁波を発生させ、それがサンプル表面及び表面下と相互作用します。
  • 近接場がサンプルと相互作用した後、マイクロ波パワーの一部は同じシールドパスを通ってScanWave™電子機器に反射され、フィルタリング、復調および処理が行われます。
  • プローブが試料を走査すと、反射されるマイクロ波は、チップ直下の局所的な電気的性質により振幅及び位相が変化します。
  • ScanWave™ソフトウェアは、プローブ-試料インターフェースからの反射の信号を校正して、トポグラフィに対応するキャパシタンスイメージや、抵抗値イメージを取得します。

 

ナノスケール電気特性のための新ソリューション

これまでにない最高感度
業界最高の感度により、硬いサンプルをイメージングできます。業界最小のノイズレベルで、高空間分解能を誇ります。
 
サブサーフェスイメージング:sMIMの長距離性により、表面に出ていない、表面下の埋没構造のイメージングが可能です。導電経路や、測定の際の接地や導電経路は不要です。
 
シングルスキャンで6チャンネルのデータを収集
 

  • sMIM-C: 静電容量/誘電率の変化
  • sMIM-R: 抵抗値/導電率の変化
  • dC/dV Amplitude: キャリア濃度
  • dC/dV Phase: キャリアタイプ+/-
  • dR/dV Amplitude: キャリア濃度
  • dR/dV Phase: キャリアタイプ+/-

 
簡便なサンプル準備
サンプルは電気的コンタクトをとる必要や電流を流す必要はありません。また、関心のある構造が表面にでていなくても測定可能です。そのため、サンプル準備に必要な時間は最小限になります。
コンタクト、ノンコンタクトモードで動作します。
タッピングコンタクトモードで、走査・点スペクトロスコピーが動作します。
 
ナノスケール空間分解能
あなたのAFMを高解像度のナノスケール局所電気特性顕微鏡に変換させます。CSI社Nano ObserverはもともとHD-KFMやResiscopeⅡなど、電気特性評価に強みを持っています。Nano ObserverにsMIMが搭載されればまさに鬼に金棒です。
 
幅広いサンプル領域
導体、半導体、誘電体、絶縁体のすべてのサンプルを測定可能です。一つのスキャンの中に異なる材料や上記のカテゴリ上別の材料が含まれていたとしても、測定可能です。
 
簡単なソフトウェア
快適にスキャン管理と設定を実行できるソフトウェアです。
 

sMIMプローブ

sMIMプローブは、前面と背面、中央の伝送経路がシールドされたMEMSデバイスで、バッチ製造されています。シールドにより外部ノイズを低減します。チップ先端半径は、信号強度と空間分解能を最適化する観点から、公称50nmです。プローブのサンプルインターフェースは、抵抗とコンデンサを並列に使用しています。この“漏洩コンデンサ”によりインピーダンスミスマッチが起こり、反射を作り出します。
sMIMプローブが試料表面をスキャンすると、この漏洩コンデンサのインピーダンスが変化し、その結果生じる反射波の実数部と虚数部の変化が、ScanWaveエレクトロニクスから、2つの信号として出力されます。これらの信号はAFMによってトポグラフィ画像と同期したsMIM-CおよびsMIM-R像を生成します。

 

関連情報

Nano-Observer ナノオブザーバーAFM
高解像度ダイアモンド・AFMプローブ(CSInstruments社)
プローブ(AppNano社)
HD-KFM(High Definition Kelvin Force Microscopy)
ResiscopeⅡ(C-AFM用高性能アンプ)
SThM(走査型熱顕微鏡)
AFM環境コントロール

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