原子間力顕微鏡(AFM)のアサイラム リサーチ

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ナノリソグラフィーとマニピュレーション
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チオールSAM膜のナノグラフティング
ナノグラフティングは、デカンチオールの自己組織化単分子(self assembled monolayer ;SAM)膜で覆われた金の単結晶(111)表面で行いました。イメージングおよびリソグラフィーは、デカンチオールよりも炭素原子8個分長いオクタデカンチオールを含む水溶液中で、コンタクトモードで行いました。弱い力では、AFMは単にSAM膜のイメージングを行います。リソグラフィーは、イメージング時の約10倍の力を加えて行いました。これによってドデカンチオール分子は置き換えられ、より長い分子のオクタデカンチオールSAM膜に置換されます。オクタデカンチオール分子が長く突き出ているため、描かれた部分の表面は高くなっています。スパイラルは直径620nm、線の間隔が平均40nm、幅(半値全幅, FWHM)の平均15nm、高さは平均0.15nmであり、バックグラウンドには単原子ステップがあります。MFP-3Dでとりました。イメージをクリックすると拡大画像をご覧いただけます。
提供:G. Liu氏(カリフォルニア大学ディビス校)のご好意によります。



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電場仲介によるDNAデリバリー
MFP-3D AFMの探針使用、電場仲介により、アミンで修飾されたシリコン基板上へのDNA切片のデリバリー。摩擦力(lateral force)イメージをAFM形状像に重ねて表示しています。2μmスキャン。MFP-3Dでとりました。イメージをクリックすると拡大画像をご覧いただけます。
イメージ提供:K. Unal氏、J. Frommer氏およびH. Kumar Wickramasinghe氏(IBMアルマデン研究所)のご好意によります。
         


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ゾルゲルPZTのPFMリソグラフィー
PFMリソグラフィーでゾルゲルPZT薄膜に描いたR&D 100のロゴ。PFM位相イメージを三次元AFM形状像に重ねました。25μmスキャン。バンド励起法により、オークリッジ国立研究所とアサイラム・リサーチ社は2008年R&D100awardを受賞しました。MFP-3D AFMでとりました。イメージをクリックすると拡大画像をご覧いただけます。
         


donq_2.jpg
ポリカーボネイトのナノリソグラフィー
スクラッチリソグラフィー。5μmスキャン。MFP-3Dでとりました。イメージをクリックすると拡大画像をご覧いただけます。
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donq2_2.jpg
ポリカーボネイトのナノリソグラフィー
スクラッチリソグラフィー。5μmスキャン。MFP-3Dでとりました。イメージをクリックすると拡大画像をご覧いただけます。
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sebshealing_2.jpg
温度に起因するPS-PMMAにおけるスクラッチの回復
PS-PMMAブロック共重合体の同領域での事前事後のイメージ。“前”のイメージはナノリソグラフィーで作った同心円のスクラッチを示しています。“後”のイメージはサンプルの温度を125℃まで上昇させた後の完全に回復されたポリマーを示しています。2μmスキャン。MFP-3Dでとりました。
イメージをクリックすると、画像の拡大画像をご覧いただけます。
         


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ポリカーボネイトのリソグラフィー
5μmスキャン。MFP-3Dでとりました。イメージをクリックすると拡大画像をご覧いただけます。
         


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シリコン上の陽極酸化リソグラフィー
ACモードで描かれた、シリコン上の陽極酸化リソグラフィー。1μmスキャン。このパターンは初めにjpegとして取り込み、その後、導電性カンチレバーの探針を用いて-10Vのバイアス電圧、20μm/sで描きました。MFP-3Dでとりました。イメージをクリックすると拡大画像をご覧いただけます。
         


nanolith_2.jpg
ポリスチレン膜
独立性ポリスチレン膜上のスクラッチナノリソグラフィー。書き込みの力は500nm。振幅イメージ。10μmスキャン。MFP-3Dでとりました。イメージをクリックすると拡大画像をご覧いただけます。
提供:T. Beveridge氏およびJ. Dutcher氏(グエルフ大学)のご好意によります。
         


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PZT薄膜
R. Nath氏およびB. D. Huey氏(コネチカット大学)による、ツリー、スノーマン、そりの分極させたリソグラフィーの強誘電体ドメインのイメージ。MFP-3Dでとりました。イメージをクリックすると拡大画像をご覧いただけます。
PZT薄膜提供:J. Wang氏およびR. Ramesh氏(カリフォルニア大学バークレー校)のご好意によります。
         


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シリコン上の陽極酸化リソグラフィー
探針のバイアスを変化させながら陽極酸化リソグラフィーで描いたモナ・リザ。取り込んだ画像のビットマップカラーは探針のバイアス電圧の制御に用いました。15μmスキャン。MFP-3Dでとりました。イメージをクリックすると拡大画像をご覧いただけます。
サンプル提供:S. Yamamoto教授(龍谷大学,日本)のご好意によります。
         


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シリコンの摩擦力リソグラフィー
バイアス補助リソグラフィーによりパターン化されているシリコン上のn-オクタデシルトリクロロシランSAM膜の摩擦力イメージ。薄膜上の事前に決められたパターンの上にバイアスを印加した探針を動かすことで酸化還元反応を起こし、これにより末端メチル基はカルボキシ基に変換させられています。イメージの明るいエリアは、周りのメチル基末端のSAM膜よりも高い摩擦力を示すカルボキシ基を表しています。2μmスキャン。MFP-3Dでとりました。イメージをクリックすると拡大画像をご覧いただけます。
         


blood2_2.jpg
血球
赤血球上のリソグラフィー。10μmスキャン。MFP-3Dでとりました。イメージをクリックすると拡大画像をご覧いただけます。
         


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ゾルゲルPZT薄膜のリソグラフィー
ゾルゲルPZT薄膜のビットマップ電位リソグラフィー。ピエゾフォース顕微鏡の位相を振幅の上に重ねました。20μmスキャン。MFP-3D AFMでとりました。 イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
イメージ提供:B. Gibbons氏(オレゴン州立大学)のご好意によります。
         


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ポリカーボネイトのリソグラフィー
ポリカーボネイトのスクラッチリソグラフィー。5μmスキャン。MFP-3D AFMでとりました。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
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pfmairplane_2.jpg
PFM
ゾルゲルPZT薄膜のビットマップ電位リソグラフィー。ピエゾ応答フォース顕微鏡の振幅を3D形状像に重ねました。14.5μmスキャン。MFP-3D AFMでとりました。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


chineselitho_2.jpg
量子ドット構造
酸化リソグラフィーを使用してGaAsウェハー上に生成した量子ドット構造。2.5μmスキャン。MFP-3D AFMでとりました。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
提供:D. Graf氏およびR. Shleser氏(ETHチューリッヒ、エンシリングループ)のご好意によります。
         


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ステンレス鋼のスクラッチ
キューブコーナーダイヤモンド探針を用いたスクラッチ。50μmスキャン。MFP-3D AFMでとりました。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


DragonYear_2.jpg
ポリカーボネート上のナノリソグラフィー
スクラッチリソグラフィー,11µm スキャン。
MFP-3D AFMでイメージを取得。
イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


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辰年
ポリカーボネート上のナノリソグラフィー
スクラッチリソグラフィー,14 µmスキャン。
MFP-3D AFMでイメージを取得。
オリジナルのアートワークはJason Jensen氏によります。
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Butterfly_2.jpg
PbTiO3上の電圧リソグラフィー
PbTiO3上のビットマップ電圧リソグラフィー。PFM位相。10µm。MFP-3Dでイメージを取得。
イメージ提供:P. Sharma氏(ネブラスカ大学)
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巳年
ポリカーボネート上のナノリソグラフィー
スクラッチリソグラフィー,20µm スキャン。MFP-3D AFMでパターン作製およびイメージ取得を行いました。
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シリコン上の陽極酸化ナノリソグラフィー
陽極酸化ナノリソグラフィーを使用して、ミケランジェロのCreazione di Adamo(アダムの創造)をシリコン上に再現しました。TIFFイメージをソフトウェアにインポートし、各点でシリコン酸化の角度を変調する”ライティング(writing)”の間、探針のバイアス電圧(-2V から -8.3V)を制御するために使用しました。その後、パターン領域をACモードでスキャンし、示されたイメージを取得しました(スキャンサイズは20µm)。MFP-3D™ AFM および MicroAngelo™を使用して作成。
イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


SacredHands_2.jpg
シリコン上の陽極酸化ナノリソグラフィー
ミケランジェロの絵画Creazione di Adamo(アダムの創造)の神とアダムの手の部分のズーム。イメージは、清浄なシリコン基盤上の5×5 µm2領域で、陽極酸化ナノリソグラフィーを使用し、細部を再現しています。
作成やイメージングには、MFP-3D™ AFM および MicroAngelo™を使用しました。
イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


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陽極酸化ナノリソグラフィーで作成したHappy New Year 2014グリーティング
アサイラム リサーチ・ファミリーより皆様へ、新年のご多幸とご発展をお祈りいたします。
今年のグリーティングは、シリコン上の陽極酸化ナノリソグラフィーで作成しました。Jason Jensen氏が描いたオリジナル画のTIFFイメージをソフトウェアにインポートし、各点でシリコン酸化の角度を変調する”ライティング(writing)”の間、探針バイアス電圧をコントロールするために使用しました。その後、パターン領域をACモードでスキャンし、示されたイメージを取得しました(スキャンサイズは20µm)。MFP-3D™ AFM および MicroAngelo™を使用して作成しイメージを取得。
イメージの下の中国語のフレーズ(馬到成功)は伝統的な旧正月の挨拶で、馬による長旅後の勝利についてのストーリーに由来するものですが、アサイラム リサーチのAFMをご利用の研究者の方々へのご挨拶に最適だと思います。
イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         
         

≫マニピュレーション
         
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グラファイトのマニピュレーション
(ビフォア アンド アフター)

1.45μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         



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単層カーボンナノチューブ
単層カーボンナノチューブ (SWCNT)のバンドルを回転させたようす。左方向へ回転させたようす(図 A, B および E, F)および右方向へ回転させたようす(図 C, D および G, H.)。1.45μmスキャン。
最初のイメージは1本の孤立したバンドルのイメージです。このイメージはAC斥力モード(振幅がおよそ100nm)で得られたものです。太いバンドルが細いバンドルの右側に観測できます。バックグラウンドに原子ステップも確認できます。イメージA, C, EおよびGでは、マイクロアンジェロを使用した時のカンチレバーの経路が黄色い線で示されています。イメージB, D, FおよびHではマニュピレーション領域の結果を示しています。マニュピレーション中は、垂直負荷は90nNに設定されました。探針の速さは1μm/sに設定しました。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


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ナノワイヤ
カットする前のナノワイヤのイメージ(左)で、液中AC斥力モードでとりました 。AとCのイメージ中の黄色の線は探針の経路を表しています。イメージ BとDはマニュピレーションの結果を示しています。カラースケールは15nm。7.4μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


flagella_2.jpg
繊毛
5μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
提供:J. Cooper氏(カリフォルニア大学サンタバーバラ校)のご好意によります。
         


graphitemanip_2.jpg
グラファイトスター
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