IMS

ナノ物性計測in-situ
走査型プローブ顕微鏡

電場・磁場・光をかけながらナノレベルで真実を捉える
独自設定により電場や磁場、光照射下で動作中の各種エレクトロニクス・フォトニクス素子のその場観察を可能とする、先端的走査型プローブ顕微鏡

電気特性測定機能 Dimension XR Icon NanoElectrical
光照射下での計測

導電性カンチレバー

Photoconductive AFM (PCAFM)

PeakForce TUNA/KPFM
Application Module

試料の下面から試料に光を照射しながら各種モードで試料を測定

有機太陽電池Z focusing assemblyすることが可能な光照射モジュールが備わっています。様々な光源に対応することが可能です。

疑似太陽光

Glass Window for
Sample Mounting

Liquid light ﬁber

XY-translation for alignment to tip

Fiber-optic coupler

Turning mirror

Bottom illumination

極微小電流測定モード

表面電位測定モード

Conductive AFM / Tunneling AFM (PeakForce TUNA)
導電性の探針と試料基板の間に直流電圧を印加し、Kelvin Probe Force Microscope(PeakForce KPFM)

導電性の探針に共振周波数と同じ周期の交流電圧を印

Contact Mode

試料の局所的な導電特性を調べることができます。
来機種よりも一桁微少の 100fA オーダーの極微小電Conductive
AFM Probe

流を検知することが可能です。Bruker 社独自のピー
表面が粗い材料や壊れやすく導電性が極めて低い試料の形状測定と機械特性 ( 剛性など )＋電気的特性 ( 導Current
AmplifierSi

な電位勾配・仕事関数を高感度・高空間分解能でマッContact Mode
Current
AmplifiernV DC

Lift HeightSip(Sub pA 100A)

Topography TUNA Data

Height Data

ピングすることを可能としています。Bruker 社独自のピークフォースタッピングモードとの組み合わせで

pV DCConductive
AFM Probe-1V

検出方法 ( 周波数変調法 ) を用いて試料表面の局所的(Sub pA - 100 µA)

n0V

LiftModeScan

加し、極微少な電位差をも高感度に検知可能な独自の特に、AFM 業界屈指の高精密電流測定が可能で，従クフォースタッピングモードと組み合わせことで、

2V
Potential Data

Topography

TUNA Data

機械特性も同時に測定可能です。

Single Pass (Dual Frequency) Capacity is also available

電特性など ) が同時に測定可能です。

外部磁場下での計測

液中電気特性計測

External Magnetic Solution

Amplif ier
to A/D

Liquid TUNA / KPFM

各種モードで測定中の試料に対して、面内方向・探針の先端部分のみに導電性を持たせた特殊設

面外方向に磁場を印加することが可能な磁場印加計の専用探針を用いることで、溶液中で 100 fAモジュールが備わっています。面内磁場は約 1Tオーダーの極微小電流測定が可能です。

( テスラ ) まで，面外磁場は約 0.2T まで連続的に＊探針先端の近傍以外に絶縁 / 耐溶液コーティリモートで調整可能です。

ングを施している事でファラデー電流を避け、Extra Gain & Filter

DC Bias

探針先端部にのみ流れる電流を空間分解能約 50+→nm で検出することが可能です。
専用チップ
ホルダー

パッケージされた
プローブ

磁気力測定モード

電気力測定モード

Magnetic Force Microscope (MFM)

バーの共振特性変化を高感度に検出することをMagnetic Forces
Cause Phase Shiftover Different
Domains during
the LiftMode Scan

=Phase Shift
Lift Height

Electrical Force MicroScope (EFM)
導電性の探針を用いて、試料表面近傍の漏れ電場の電気力勾配を局所的に計測しマッピングすることができます。当機種独自の計測技術により，電気力勾配に由来するカンチレバーの共振特性変化を高感度に検出す可能とし，さらに形状測定との同時計測を可能としています

Magnetic
Probe

LiftMode
Scan

磁性膜コート探針を用いて、当機種独自の計測技術により 磁気力勾配に由来するカンチレ

チップホルダーにプローブと電気化学用プローブが搭載された状態

Height Dataることを可能とし，さらに形状測定との同時計測を可能としています。

LiftMode
Scan
Electric Forces
Cause Phase Shiftover Different
Domains during
the LiftMode Scan

=Conductive
Probe

Phase Shift
Lift Height

Height Data

Single Pass (Dual Frequency) is also available

■ 大型 8 inch 電動サンプルステージ■ 多点自動測定

Dimention Icon
スキャンレンジ■ 微小ドリフトレート 0.2 nm/min (X-Y)■ 小型 SPM 並みの低ノイズフロア 0.03 nm

X-Y : 90 μ m Z : 10 μ mクローズドループ

Z 方向ノイズフロア

0.03 nm RMS Height 信号 )0.035 nm RMS (Height センサ信号 )( システムトータルノイズ )X-Y : □ 210 ㎜■ 最新の測定技術 PeakForce Tapping を使った最大試料サイズ

自動最適化イメージングモード ScanAsyst

自動ステージ仕様

駆動範囲 : 180 × 150 ㎜
繰り返し再現性 : 2 μ m( 片方向 )3 μ m( 両方向 )■ ビギナーユーザーの方も簡便に利用可能な設計■ 標準試料において、直ぐに表面にアプローチして5 メガピクセルデジタル CCD

付属 CCD カメラ( デジタルズーム、電動フォーカス )視野範囲 : 180 μ m ～ 1465 μ m

原子分解能像を取得可能

ピークフォース QNM モード

ピークフォースタッピングモード
CE

ントの試料－探針間相互作用力を保存・解析し、弾性率

D withdraw

や凝着力、散逸エネルギー等の機械特性をマッピング、B
approach

用力を全点数検出します。試料最表面の極微小なピーク

Timeフォースを検知することが可能なため、試料や探針へのイメージング化することが可能です。また、事前にカン影響を最小限に抑え、高分解能測定が可能になります。

チレバーをキャリブレーションすることで、それらの機また、スキャンアシストモードによるアシスト機能に械特性を定量化することが可能です。

A

よって、主要パラメータの自動設定が可能です

BAdhesion

ピークフォースタッピングモードにおいて、測定全ポイ

A

面上に探針を断続的に接近させ、試料と探針間の相互作

Peak ForcePeakForce QNM (Quantitative Nanomechanical Mapping) Mode

PeakForce Tapping Mode (ScanAsyst Mode)
ピエゾスキャナを高速にモジュレーションし、試料最表

厚さ : 15 ㎜

CDE

DMT fit formodulus

Deformation

Dissipation

Tip-sample Separation

Baseline

Attractive Peak Force & Adhesion
Forces Deformation

Baseline

ModulusDissipation

環境制御ユニット

ガス・溶液還流セル

冷却加熱エレメント：小型のペルチェ素子を利用したエセルに取り付けられた還流ポートにより、サンプル上でHeater / Cooler Module

Gas / Fluid Flow Cell
200℃ N2 フロー

200℃フロー無し

レメントにより、-35 ℃～ 100 ℃までの試料加熱 / 冷却が可能です。のガスと溶液の灌流を可能にします。
※不揮発性、非腐食性、不燃性、非爆発性のガス・溶液

高温加熱エレメント：小型の抵抗型高温ヒーターエレメ-35°C to 100°C
Peltier Heating/Cooling
Element

ントにより、室温～ 250 ℃までの試料加熱が可能です。

Purging Chamber(Heater Shown)

RT to 250°C
Heating Elementのみ利用可能です。

走査型トンネル顕微鏡モード

密閉型大気非暴露測定用ボックス

Scanning Tunneling Microscope Mode (STM Mode)

Modular Sealed Cell

導電性試料と金属探針の間にバイアス電圧を印加

続し、大気非暴露下での AFM 形状測定が可能です。グし、流れるトンネル電流を用いて、形状および電子ローブボックス内で密閉セルにサンプルをセットし、状態を観察します。
DCBias
BiasDC

完全密閉型のセルを Dimension Icon スキャナに直接接Feedback Loop Maintains
Feedback Loop Maintains
ConstantConstantTunneling
Current
Tunneling
Current

そのままセルごとスキャナに接続し AFM 測定行うことが可能なので、サンプル作成から測定までを完全大気非暴露かで行うことが可能になります。 セルに付属のFeedback Loop
Maintains
Tunneling
Current
AmplifierConstant
Tunneling
Current

Feedback Loop
OutputLoop
SignalFeedback
Output Signal
Adjusts
ZPosition
Adjusts Z Position
Z™,

inlet/outlet ポートにより、ガス・湿度空気の還流がXY

Raster ScanXYXYRaster
Scan

可能です。

位相モード
Phase Imaging

TappingModeve
Dri nalgSi

試料表面に共振周波数で振動するカンチレバー

tortec al
De Sign

Feedback Loop Maintains
Constant Cantilever Amplitude

tortec al
DeSigntortec al
De Sign

タッピングモードlve
Dri nalSigve
Drignai
S

タッピングモードで、カンチレバーの加振源と実際に振動しているカンチレバーの位相差を検出する。材料の違MESP-RC.
探針を断続的に接触させ、試料と探針間の相互作用力により変化するカンチレバーの振動振幅を、レーザーを用いて検出し、形状を測定します。

Feedback Loop
Output Signal
Adjusts Z Position

Z

いによる位相遅れの違いをマッピングすることで、複合材料の相分離をする。

21

Raster ScanXYコンタクトモード

Feedback Loop Maintains Constant Cantilever Deflection

Contact Mode

水平力顕微鏡モード
Lateral Force Microscopy

試料表面にカンチレバー探針を連続接触させ、コンタクトモードにより、探針を試料表面に接触さ試料と探針間の相互作用力をカンチレバーの反せながら、スキャン方向を 90 度にして、探針と試り、たわみをレーザーを用いて検出し、形状を料の摩擦に起因した水平方向のカンチレバーのねじ測定する。

Feedback
Loop Output
SignalZ

Adjusts Z Position

XY

Force Spectroscopy Mode

反り、たわみ、引きはがしの変位をプロットします。得られたフォースカーブから試料の機械特性を計算できます。

Deﬂection Error(nm)

ピエゾスキャナの上下動に対し、カンチレバーの15

Raster Scan

1.Approachingsurface

2.Snap-in-contact

3.At Max force

4.cantileverretreats5.At Max adhesion
force

6.Back in air

Piezo extension Piezo extension

15Deﬂection Error(nm)フォースカーブモード

50-5-105

フォースボリュームは、特定のスキャン領域の中を 2次元の配列で 1 点ずつフォースカーブを取得していく
象物の弾性率、凝着力もしくはバインディングフォー

0-5-1020 40 60 80 100 120 140 160
Z (nm)

フォースボリュームモード
Force Volume Mode

方法です。Z 方向の閾値を定義することにより、測定対1010れを検出する。

スキャン方向100 200 300 400 500 600 700 800 900
Time (ms)スといった機械的な物性のマッピングができます。

ZYX