AFMモード 電気力顕微鏡 磁気力顕微鏡 sMIM 導電性AFM

メーカー CSInstruments

 

CSI AFM モード

スキャナやコントローラーの性能に加え、Nano Observerは実験の幅を広げる複数の高度なAFMモードを多数搭載しています。コンタクト・LFM(ラテラル・フリクションフォースモード)、オシレーション、フェーズ(位相)モードをはじめとして、機械的粘弾性/接着力測定、電気的特性測定(C-AFM、Resiscope™)、電気的・磁気的測定(MFM/EFM)、表面電位測定(KFMまたはHD-KFM™)などのモードでオペレーション可能です。リアルタイム最大8チャンネルが利用でき、解析の幅を広げます。

 

さらに測定事例は メーカギャラリー からご覧ください。※外部サイトへ遷移します※

 

フリクションフォースモード

Topography & Friction, Fibers in polymer matrix, 30µm

コンタクトモードで動作し、サンプル表面の摩擦力に応じたコントラスト像を取得します。


フェーズ(位相)コントラストモード

Topography & phase, PDES, 25µm

高性能ロックインアンプにより、クリアなフェーズ(位相イメージ)が得られます。


電気力顕微鏡測定(EFM; Electric Field Microscopy)

2 Nanotubes network deposited between 2 electrodes,
EFM mode, 65µm

Electric Field Microscopy (EFM)は、オシレーションモードの一つです。金属のチップは表面形状のトポグラフィを走査します。その後、チップはリフトアップして表面からオフセットした位置で、トポグラフィの形状に沿って電気勾配力を記録します。


磁気力顕微鏡(MFM; Magnetic Field Microscopy)

Cobalt alloy coating MFM mode, 30µm

agnetic Field Microscopy (MFM)は、オシレーションモードの一つです。磁気チップを用い、トポグラフィを取得します。その後チップはリフトアップしてオフセットした状態で、再度同じラインを、トポグラフィの形状に沿って走査し、磁気力を記録します。


導電性AFM(C-AFM; Conductive AFM)

ITO, Current signal, 3µm

Conductive AFM (C-AFM)は、コンタクトモードの一つです。導電性のチップによりサンプルの表面を走査し、表面の電気的特性(電流値・抵抗値)を記録します。また、サンプルの任意の点でI/Vカーブを取得できます。


フォースモジュレーションモード(Force Modulation Microscopy)

Carbon Fibers in epoxy,
Force modulation mode, 30µm

フォースモジュレーションモードは、コンタクトモードの一つです。操作の最中に機械的な振動が、チップに与えられます。オシレーションの振幅・位相の遅れに基づく、物性マッピングを取得することが可能です。


ピエゾレスポンスフォース(圧電応答力)顕微鏡(PFM: Piezo Responceforce Micrscopy)

PZT, PFM mode,10µm

ピエゾレスポンスフォース顕微鏡(PFM)はコンタクトモードで動作します。導電性チップに交流電圧を印加しながらチップを走査します。 交流の振幅及び位相信号のオフセットを測定することで、圧電配向のマッピングを取得します。


HD-KFM™ (High Definition Kelvin Force Microscopy: 高精細KFM)

電気特性測定 AMFモードの決定版
PZT, PFM mode,10µm

CSInstrumentsは、超高感度KFM手法を開発し、それにHD-KFM(High Definition Kelvin Force Microscopy)と命名しました。ロックインアンプを2台用い、カンチレバーの1次、2次の共振モードをトポグラフィと表面電位を同時取得します。

“HD-KFM™ (High Definition Kelvin Force Microscopy: 高精細KFM)” の詳細はこちら


ResiScopeⅡ™ レジスコープⅡ(10桁以上の抵抗値測定)

PZT, PFM mode,10µm

Nano Observerは、CSI開発の独自のエレクトロニクスに基づいた、レジスコープ™と動作します。従来のAFMはおよそ3-4桁の抵抗値のレンジをカバーするところ、レジスコープを搭載したNano Observerは、10桁以上にわたる抵抗値を測定可能です。

“ResiScopeⅡ™ レジスコープⅡ (10桁以上の抵抗値測定)” の詳細はこちら


Soft ResiScope ソフトレジスコープ

csi_afmmode_20
PZT, PFM mode,10µm

ポリマーや有機材料のような脆いサンプル向けの測定モードです。CSIの開発したソフトレジスコープモードは、インターミッテントコンタクトモードで表面を力一定で走査すると同時に、抵抗値測定を行います。これにより、サンプルまたはチップ表面の摩耗や傷がつくことを防ぐことができます。

“Soft ResiScope ソフトレジスコープ” の詳細はこちら


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

“走査型マイクロ波インピーダンス顕微鏡 (sMIM; Scanning Microwave Impedance Microscopy)” の詳細はこちら


横磁場顕微鏡(MLFM; Magnetic Lateral Field Microscopy)

横磁気力顕微鏡(MLFM)は、最も先進的な磁気力特性評価AFMモードです。 磁力顕微鏡(MFM)モードと外部の面内磁気発生器を組み合わせており、磁壁の移動や磁化反転の回転などの動的特性評価をマッピングできます。外部磁場発生器は、ステッパーモーターで回転する2つの不平衡磁気ロッドから構成されます。コイルで見られる誘導加熱の影響はありません。

csi_afmmode_21
Magnetic field variation in plane during measurements with MLFM module


ソフトインターミッテントコンタクトモード(ソフトICモード)

ソフトICモードとは 仕組み

ソフトICモードは、制御された断続接点の原理で動作します。

  • 1.プローブが試料表面に近づく
  • 2.短時間の制御された接触が行われる
  • 3.たわみを利用して力を直接計算
  • 4.先端が引っ込み、次のポイントに移動する。
  • 5.このプロセスを繰り返し、総合的なマップを作成する。
 CSInstrument ソフトICモード
cst afm mode CSI社は、コンタクトモードとフォーススペクトロスコピーの利点を兼ね備えつつ、コンタクトモードで問題となる摩擦力や、フォーススペクトロスコピーにかかる所要時間等の問題を解消する、ソフトインターミッテントコンタクトモード(ソフトICモード)と呼ばれる新しい測定モードを開発しました。
PS PMMA, topography (top) & adhesion (bottom), 50µm, soft IC mode

ソフトICモードのメリット

最適計測制御

  • 単一のパラメータ(たわみ)を使用したシンプルな力制御
  • フックの法則を用いたシンプルな力計算
  • 正確なトポグラフィー測定

ソフトIC – 共振モードのメリット

  • 摩擦やせん断力を排除
  • 試料へのダメージを低減
  • 探針の摩耗を最小限に抑える

ソフトIC – 接触モードのメリット

  • 力の直接制御
  • 簡単な力計算
  • 簡単な操作

従来の方法に対するソフトICのメリット

接触式に比べソフトなIC

  • 横方向の力を排除
  • 試料へのダメージを低減
  • 探針部の先端の寿命の延長が可能

共振モードと比較したソフトIC

  • よりシンプルな力制御(単一パラメータ)
  • 力の直接計算が可能
  • より簡単な操作を実現
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