ケルビンプローブフォース顕微鏡とその薄膜成長評価への応用

菅原康弘，野村光，内藤賀公，李艶君

大阪大学大学院工学研究科

要旨：表面の電位分布や電荷分布は，多くの物理化学過程を左右する極めて重要な物性である．本論文では，探針・試料間に働く静電気力を検出することにより，探針の仕事関数と試料の仕事関数の差によって生じる接触電位差（CPD）を定量的に測定することができるケルビンプローブフォース顕微鏡（KPFM）の測定原理を述べる．この顕微鏡は，カンチレバーの共振現象を利用し微弱な相互作用力を検出できるダイナミックモードと総称される原子間力顕微鏡（AFM）を基本としている．そこで，探針・試料間相互作用力を高感度に測定する周波数変調（FM）検出法についても述べる．最後に，AFM/KPFMの応用例として，Si(111)表面にエピタキシャル成長された薄膜のCaF₁インターフェース層とCaF₂バルク層を高い空間分解能で明確に識別した実験結果を紹介する．

キーワード：ケルビンプローブフォース顕微鏡，原子間力顕微鏡，FM検出，仕事関数

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