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【表面分析】ナノ~ミクロンオーダーの仕事関数分布がわかります(091)   ~SPM〔KFM〕~
仕事関数は金属間接合、トランジスタなどの電子デバイスやOLEDなどの発光素子の性能を決定する重要なパラメータです。近年の走査型プローブ顕微鏡技術の発達により、従来困難であった局所・微小領域の仕事関数の評価が可能となっています。ここでは、ケルビン法を応用した走査型ケルビンフォース顕微鏡(KFM)の事例を紹介します。KFMは金属コート探針(標準金属:仕事関数既知)と試料との接触電位差により仕事関数を求めることが可能です。また、仕事関数は表面状態に強く依存するため、表面の吸着水の影響や、有機汚染を防ぐ目的で真空下での測定が有効です。
分析事例:In/Cu基板のKFM測定_SPM〔KFM〕
試料はCu基板上に溶融したIn薄膜を機械研磨法にて整面したものです。形状像〔図1〕から、機械研磨による傷が認められるものの、Inの存在場所はわかりませんでした。それに対して、KFM像〔図2〕からは、暗い領域と明るい領域が確認されました。暗い領域は仕事関数が大きい、明るい領域は仕事関数が小さいことを示しており、前者はCu、後者はInと判断されました。図3の重ね合わせ像から、Inの分布は形状にほとんど依存していないこともわかりました。また、図4にKFM像から求めたエネルギーレベル図と文献値との比較を示します。文献値と測定値で、比較的良い一致が認められました。












  (左図)図1 In/Cu基板の形状像(50μmスキャン)
  (中図)図2 In/Cu基板のKFM像(50μmスキャン)
  (右図)図3 形状とKFMの重ね合わせ像(50μmスキャン)










   図4 KFM像から求めたエネルギーレベルの模式図と文献値の比較
その他の応用
・各種デバイスの局所電気物性評価
・金属接合部の評価
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