JP3326293B2 - 無機物極薄片及びその作製方法 - Google Patents
無機物極薄片及びその作製方法Info
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Description
厚さ100Å〜200Åの極薄片の一端部に前記第1の
無機物よりも硬質の第2の無機物が付着され、その反対
側端部が基板上に支持されている無機物極薄片及びその
製作方法に関し、特に、透過型電子顕微鏡(TEM)試
料用の半導体、磁性体、強誘電体、超電導体等の無機物
極薄片及びその製作方法に関するものである。
鏡(TEM)の試料作製は、ウルトラミクロトーム法、
電解研磨等の他の手法に比べ試料の形状、硬度、導電性
などの制約をうけず特定箇所を特定方向から観察できる
ため、多く利用されるようになっている。
ミリングまでの前処理が繁雑であり、試料作製時間が長
く、1週間に1〜2個の試料作製が限度であった。
断面試料作製法(イオンシャドー法)が提案された(日
本金属学会、1994年、発行の「金属学会セミナー、
局所領域のキャラクタリゼーション(II)」、P60〜
64)。
EM試料ホルダに入るように、図10に示すサイズ(長
さ3mm、幅0.3mm〜0.2mm以下)に切断する。
合、TEMホルダーへの装填が困難となるので、ダミー
のシリコン板を瞬間接着剤で接着する。
ため、膜面をワックスでスライドガラスに固定して切断
する。
うに、多層膜面にダイヤモンド粉末を分散させて付着す
る。ダイヤモンド粉末のサイズは、観察する多層膜の厚
さ(断面の深さ)と膜の材質(イオンエッチング速度)
により0.2μ〜1.0μを使用する。ダイヤモンド粉末
は、市販されているダイヤモンドスラリーを遠心分離器
にかけ(10000rpmで数分間)ルプリケーション
液と分離し、アセトン、ダィフロン等の溶剤で数回洗浄
する。洗浄溶剤を乾燥した後にエタノール中に入れて使
用する。
示すように、ダイヤモンド粉末の付着した多層膜面に垂
直に照射する。加速電圧3〜5kV、イオン電流0.5
mAで3〜7分照射する。ダイヤモンドは、イオンミリ
ング速度が遅いので、点線で示すように多層膜とシリコ
ン基板だけが深くエッチングされる。アルゴンイオンの
電流密度は、図13に示すように、試料面上でガウシア
ン分布しており、ビーム径は半値幅で約1mmφである。
そのため試料の中央部は、深くエッチングされ試料の両
端は浅いエッチングとなる。
用となっているが、イオンシャドー法で作製した試料
は、ユーセントリックゴニオメータの傾斜軸方向に試料
を橋渡しするように入れると、観察時に便利である。
来技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
作製した試料は、図5に示すように、柱状の薄膜のため
膜厚が厚く透過型電子顕微鏡(TEM)では原子像を観
察することができなかった。
より膜の厚さを1mmから10μmまでにすることは極め
て困難であり、かつ、2日間位かかるという問題があっ
た。
0Å〜200Åの極薄片の一端部に前記無機物よりも高
い硬度をもつ無機物が付着され、その反対側端部が基板
上に支持されている無機物極薄片を提供することにあ
る。
TEMで観察するための試料作製時間を短縮することが
可能な技術を提供することにある。
規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明ら
かになるであろう。
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
薄膜を形成し、該第1の無機物薄膜の一端辺部に前記第
1の無機物よりも硬質の第2の無機物粉末もしくは線状
無機物を付着させ、該硬質の第2の無機物粉末もしくは
線状無機物が付着した第1の無機物薄膜の表面に垂直に
イオンビーム照射して第1の無機物薄膜の柱状体を得た
後に、該第1の無機物薄膜の裏面側からイオンビームを
10〜20度の範囲の角度に傾斜させて照射して該柱状
体を極薄片化することを特徴とする無機物極薄片の作製
方法。
〜200Åの極薄片の一端部に該第1の無機物よりも硬
質の第2の無機物が付着し、その反対側端部が基板表面
の一端辺部上に支持されていることを特徴とする、上記
(1)に記載の作製方法によって作製された無機物極薄
片。
の一端辺部上に複数個立設されていることを特徴とする
上記(2)に記載の無機物極薄片。
からなる厚さ100Å〜200Åの極薄片であるので、
第1の無機物の薄膜断面の原子像を透過型電子顕微鏡
(TEM)で観察することができる。
信頼性のよい高分解能原子像を短時間で得ることができ
る。これにより、薄膜電子デバイスの研究開発の促進に
大きく寄与することができる。
ば、基板上に所定の厚さの無機物薄膜を形成し、該無機
物薄膜の一端辺部に前記第1の無機物よりも硬質の第2
の無機物粉末もしくは線状無機物を付着し、該硬質の無
機物粉末もしくは線状無機物が付着された第1の無機物
薄膜の前面に垂直にイオンビーム照射し、その後に当該
第1の無機物薄膜の裏面側からイオンビームを10〜2
0度の範囲の角度に傾斜させて照射することにより、短
時間で第1の無機物からなる厚さ100Å〜200Åの
極薄片を得ることができる。
に説明する。
示すように、第1の無機物からなる厚さ100Å〜20
0Åの極薄片1の一端部に前記第1の無機物よりも硬質
の第2の無機物2が付着され、その反対側の端部が基板
3上に支持されているものである。
物超電導体薄膜、半導体薄膜、ダイヤモンド薄膜、磁性
薄膜(ガーネット薄膜)、誘電体薄膜等のうちのいずれ
か一つの材料の極薄片からなっている。
からなる厚さ100Å〜200Åの極薄片1の第1の無
機物よりも硬質の無機物からなっており、好ましくは硬
度8以上の硬い無機物(例えば、ダイヤモンド)を用い
る。
なる単結晶基板、MgO、LaAlO3、Si、GaA
s、GGGのうちのいずれか一つの材質からなってい
る。
1が立設されているが、一枚の極薄片であってもよい。
方法について説明する。
(100)からなる単結晶基板11の上に、所定厚さの
YBCOの酸化物超電導体薄膜12を蒸着法(他の方法
であってもよい、例えば、レーザアブレーション、スパ
ッタリング、MBE、MOCVD、LPE等を用いる)
で形成し、それを100μmの幅に切断して試料(基板
11付き薄膜)13を形成する。試料13の切断時に
は、膜面の破損を少なくするため、膜面をワックスでス
ライドガラスに固定して切断する。
板21の上に1μm〜2μmのダイヤモンド粉末22を所
定量載置してアルコールもしくはアセトン溶液を注入
し、それをガラス板23で押さえてこすって分散させ
る。前記ガラス板21の替りにろ紙を用いてもよい。
板21の上に1μm〜2μmの磁性体粉末(例えば鉄微粒
子)31を所定量載置してガラス板21の下から磁石3
2を移動させて磁性体粉末(例えば鉄微粒子)31を均
一分散させたものを用いてもよい。
12の表面を洗浄後、図3の(b)に示すように、前記
ガラス板21の上に分散されたダイヤモンド粉末22を
当該酸化物超電導体薄膜12の表面の一端辺部に付着さ
せる。
2の極薄片を形成するためのイオンミリングホルダーの
外観構成を示す斜視図、図5は、図4のX−X線で切っ
た断面図、図6は、銅グリッド(Copper grid)板の構
成を示す平面図である。
グホルダー本体(チタンからなっている)、52は銅グ
リッド(Copper grid)板、53はカバー、54はグリ
ッド、55は固定用ネジである。
22を付着した試料13を銅グリド(Copper grid)板
52上に載置し、この銅グリド(Copper grid)板52
をイオンミリングホルダー本体51に設置し、その上に
カバー53を固定ネジ55で取り付ける。
ゴン(Ar)イオンを前記試料13のダイヤモンド粉末
22の付着した膜面に垂直に照射する。加速電圧3〜5
kV、イオン電流0.5mAで3〜7分照射する。ダイ
ヤモンドは、イオンミリング速度が遅いので、図7の
(b)に示す点線で示すように、酸化物超電導体薄膜1
2と単結晶基板11だけが深くエッチングされ、図7の
(c)に示すような柱状体14が形成される。
料13のダイヤモンド粉末22の付着した膜面の裏面側
からアルゴン(Ar)イオンビームを15度傾斜させて
約10分間照射することにより、無機物からなる厚さ1
00Å〜200Åの極薄片15が形成される。
超電導体薄膜12の極薄片によれば、酸化物超電導体
(第1の無機物)からなる厚さ100Å〜200Åの極
薄片15であるので、薄膜断面の原子像を透過型電子顕
微鏡(TEM)で観察することができる。この透過型電
子顕微鏡写真を図8及び図9(図8のa軸方向部分:a
-axis部分の拡大写真)に示す。
軸方向部分、c-axisはc軸方向部分、白い部分の
ところは原子である。
原子像を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察することに
より、酸化物超電導体薄膜12(あらゆる無機物)の薄
膜断面の高分解能原子像を短時間で確実に得ることがで
きるので、酸化物超電導体デバイス(あらゆる薄膜電子
デバイス)の研究開発の促進に大きく寄与することがで
きる。
ば、基板11上に所定の厚さの酸化物超電導体薄膜12
を形成し、該薄膜12の一端辺部にダイヤモンド(硬度
10)粉末22を付着し、該薄膜12の前面に垂直にア
ルゴン(Ar)イオンビームを照射し、その後に該無機
物薄膜の裏面側からアルゴン(Ar)イオンビームを1
0〜20度の範囲の角度に傾斜させて照射することによ
り、短時間で酸化物超電導体薄膜12からなる厚さ10
0Å〜200Åの極薄片15を得ることができる。
明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得
ることはいうまでもない。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
0Åの極薄片であるので、薄膜断面の原子像を透過型電
子顕微鏡(TEM)で観察することができる。
高分解能原子像を短時間で信頼性よく得ることができ
る。これにより、本発明は、薄膜電子デバイスの研究開
発の促進に大きく寄与することができる。
用した様々な量子効果デバイスを実現することが可能と
なり、新機能を有する電子デバイスの開発に重要な役割
を果たすものと考えられる。
ば、基板上に所定の厚さの第1の無機物薄膜を形成し、
該第1の無機物薄膜の一端辺部に前記第1の無機物より
も硬質の第2の無機物粉末もしくは線状無機物を付着
し、該硬質の第2の無機物粉末もしくは線状無機物が付
着された第1の無機物薄膜の前面に垂直にイオンビーム
照射し、その後に当該第1の無機物薄膜の裏面側からイ
オンビームを10〜20度の範囲の角度に傾斜させて照
射することにより、短時間で第1の無機物からなる厚さ
100Å〜200Åの極薄片を得ることができる。
視図である。
図である。
図である。
ングホルダーの外観構成を示す斜視図である。
成を示す平面図である。
図である。
る。
大透過型電子顕微鏡写真である。
る。
る。
る。
る。
晶基板、12…酸化物超電導体薄膜、13…試料、15
…極薄片、21,23…ガラス板、22…ダイヤモンド
粉末、31…磁性体粉末(例えば鉄微粒子)、32…磁
石、51…イオンミリングホルダー本体、52…銅グリ
ッド板、53…カバー、54…グリッド、55…固定用
ネジ。
Claims (3)
- 【請求項1】 基板上に所定の厚さの第1の無機物薄膜
を形成し、該第1の無機物薄膜の一端辺部に前記第1の
無機物よりも硬質の第2の無機物粉末もしくは線状無機
物を付着させ、該硬質の第2の無機物粉末もしくは線状
無機物が付着した第1の無機物薄膜の表面に垂直にイオ
ンビーム照射して第1の無機物薄膜の柱状体を得た後
に、該第1の無機物薄膜の裏面側からイオンビームを1
0〜20度の範囲の角度に傾斜させて照射して該柱状体
を極薄片化することを特徴とする無機物極薄片の作製方
法。 - 【請求項2】 第1の無機物からなる厚さ100Å〜2
00Åの極薄片の一端部に該第1の無機物よりも硬質の
第2の無機物が付着し、その反対側端部が基板表面の一
端辺部上に支持されていることを特徴とする、請求項1
に記載の作製方法によって作製された無機物極薄片。 - 【請求項3】 前記第1の無機物極薄片が基板表面の一
端辺部上に複数個立設されていることを特徴とする請求
項2に記載の無機物極薄片。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP01577495A JP3326293B2 (ja) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | 無機物極薄片及びその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01577495A JP3326293B2 (ja) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | 無機物極薄片及びその作製方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08209340A JPH08209340A (ja) | 1996-08-13 |
JP3326293B2 true JP3326293B2 (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=11898164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01577495A Expired - Fee Related JP3326293B2 (ja) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | 無機物極薄片及びその作製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Families Citing this family (5)
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---|---|---|---|---|
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US6828566B2 (en) | 1997-07-22 | 2004-12-07 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for specimen fabrication |
US6570170B2 (en) * | 2001-03-01 | 2003-05-27 | Omniprobe, Inc. | Total release method for sample extraction from a charged-particle instrument |
JP4952597B2 (ja) * | 2008-01-25 | 2012-06-13 | 株式会社デンソー | 加工装置 |
JP5862405B2 (ja) * | 2012-03-27 | 2016-02-16 | 新日鐵住金株式会社 | 透過電子顕微鏡用微小薄膜試料作製方法 |
-
1995
- 1995-02-02 JP JP01577495A patent/JP3326293B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
吉岡忠則,「局所領域のキャラクタリゼーション(2)」,金属学会セミナー・テキスト,日本,社団法人日本金属学会,1994年9月5日,p.59−64 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08209340A (ja) | 1996-08-13 |
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