製品情報・受託サービス情報
What's New! 製品・サービス情報 ダウンロード e-mail_news登録   
会社情報
概要 ミッション アクセス リクルート 連絡先 ビジネスパートナー ライセンス 個人情報保護方針
Home製品・サービス情報試薬・材料・消耗品>Artech Carbon社製品

製品・サービス情報
  
受託サービス
サービス別ラインナップ
  
科学機器
製品別ラインナップ
メーカー別ラインナップ
  
試薬・材料・消耗品
製品別ラインナップ
メーカー別ラインナップ
Artech Carbon
  
バイオインフォマティクス
ソフトウェア
製品別ラインナップ
メーカー別ラインナップ


Artech Carbon社製品 SPM用カンチレバー/プローブ
単結晶ダイヤモンドプローブ

Artech Carbon社は、単結晶ダイヤモンドチップをCVD法によってシリコンカンチレバー上に成長させました。プローブの代表的な半径は、シリコンAFMチップと同様です。単結晶ダイヤモンドプローブの利点は、先端がダイヤモンドで低表面エネルギーのため、どんなスキャンモードでも非常に耐久性があり、汚染に耐性があることです。高硬度の先端は、高解像度でナノインデンテーション、機械的特性をマッピングすることに有効です。
高アスペクト比により、波形サンプルの撮影、細孔の底をスキャンするためにダイヤモンドチップの先端は完全な円錐角度で端から少なくとも1μmで、5~10°の範囲です。


プローブ先端のSEM像


先端の端から2μmのアスペクト比のSEM像

チップ材質 単結晶ダイヤモンド
先端部曲率半径 5-10 nm
アスペクト比 5:1
全体角度 10°
カンチレバーサイズ 1.6×3.4×.04 mm
カンチレバー背面 アルミニウムコート

仕様 数量 型式 税別価格 AFM
モード
共振周波数 kHz バネ定数 N/m
min typical max min typical max
265 300 400 20 40 75 5 tip ART D300 ¥84,000 タッピングモード、
ノンコンタクトモード、
硬い表面のコンタクトモード、
ナノインデンテーション、
フォースナノリソグラフィー
110 160 220 1.8 5 12.5 ART D160 タッピングモード、
硬い表面のコンタクトモード
60 80 90 2.0 3.5 5.5 ART D80 タッピングモード、
コンタクトモード、
フォースモジュレーション
8.5 10 15 0.05 0.15 0.3 ART D10 コンタクトモード


 アプリケーション

●AFM用ダイヤモンドチップ

AFM用 ART(TM) プローブは、化学蒸着プロセス(CVD)で成長し、シリコンエッチングされたカンチレバーに取り付けられた単結晶ダイヤモンド(SCD)のプローブです。この方法で得られたSCDプローブは、耐久性があり、化学的に不活性であり、シリコンチップと比較して、同様の先端半径および非常に高いアスペクト比を有しています。
SCD先端は、コンタクト、または、ダイナミックAFMレジームで長寿命なことが注目されています。先端はDNAやラメラ構造を高分解能像を得られる様に先鋭であり、非常に堅牢で操作ミスはありません。以下にSCDプローブ性能を示すいくつかの結果を示します。


Scan size 2x2μm,
height 50nm

Scan size 625x625nm,
height 20nm

Scan size 400x400nm,
height 10nm
SCDプローブを使用してスキャンされたゴムテフロン試料のAFMトポグラフィ。
Courtesy of Sergei Mogonov. Agilent Technologies(2008).


Topography image.
Scan height 0.7μm

Amplitude error image

SCDプローブを使用してスキャンされた六方晶のピットを有するGaN表面のAFMトポグラフィおよび振幅誤差イメージ。ピットは、イメージ内に鋭い上部と下部があります。
Scan size 5x5μm. Courtesy of Sergei Magonov. Agilent Technologies(2008).


Scan size 2μm,
height 5nm

Scan size 250nm,
height 5nm
SCDプローブを使用してスキャンされたトリブロックコポリマーフィルムのAFMトポグラフィ。
Courtesy of Sergei Magonov. Agilent Technologies(2008).
5nmのスキャン高さは、SCDプローブの先端が良好な形状を示すため、いくつかのブロック幅と同等です。


Scan size 1μm,
height 25nm

Scan size 250nm,
height 0.5nm
SCDプローブを使用してスキャンされたグラファイト上のC60H122アルカン層のAFMトポグラフィ画像。
Courtesy of Sergei Magonov. Agilent Technologies(2008).


Scan size 1μm,
height 25nm
SCDプローブを使用してスキャンされた2つの電極間に閉じ込められた二量体分子のタッピングモードAFMイメージ。
Scan size 700x300nm. Image Courtesy of Sidney Cohen.

SCDの先端が非常に有効な4つのアプリケーション分野があります。
・長時間スキャン時にプローブの交換が困難、交換に時間がかかる、実験との互換性がない場合
・ナノインデンテーション、硬質材料と材料コントラストのマッピング特性。
・硬質材料のスクラッチや、パルスフォースのリソグラフィ。
・表面上の高アスペクト比の特徴をイメージング。

●長時間スキャン、耐久性、耐摩耗性

シャープネスで高アスペクト比にも関わらず、SCDプローブは長時間スキャンするのに十分な耐久性があります。これは、同じ表面積を往復してスキャンする時に先端形状が変形することなく画像形成プロセスに使用することができます。
フィードバックループが素早く処理することができない表面上の障害物に先端が接触しても、SCDプローブは破損しません。これは、例えばUHV SPMシステムにおいて、プローブの交換が困難であるか時間がかかる場合に有利です。
以下の結果は、SCDプローブの耐久性と耐摩耗性を示しています。

以下のスキャン画像は、1つのSCDプローブによって行われた一連の実験です。:Pt膜状のくぼみ、高アスペクト比の多孔質構造のイメージング、メリシン酸のラメラ構造のイメージング。Courtesy of Alexei Temiryazev, IRE RAS(2013).
Ptフィルム上に残ったインデントをSCDプローブでスキャンします。イメージはインデントをスキャンした同じプローブでスキャンされます。
Scan size 800x800nm, height 20nm
多孔質アルミニウム構造のトポグラフィイメージ
Size 1x1μm, height 45nm
メリシン酸のラメラ構造
Scan size 250x250nm, height 1.5nm

以下の画像は、SCDプローブを使用してコンタクトモードでSmart-SPM上に自動的に作成された121-スキャンの100x100μmモザイクの断片です。試料は、Si表面上のCoCr合金のストライプを含む磁気試験構造です。courtesy of Alecander Shokin, NIIFP, モザイク内の各スキャンは100x100μmのサイズを有するので、5N/mのばね定数のプローブはコンタクトモードで6m移動してイメージを得ます。イメージにはSCDプローブが目に見える様な磨耗はありません。
カンチレバーのバネ定数: 5N/m
モザイクサイズ: 約1x1mm
プローブのスキャン長: 6m
Image courtesy of Alexei Temiryazev, AIST-NT(2010)

同じプローブを用いて40個のイメージを劣化させずにスキャンした後、下の電極表面に結合した金ナノ粒子のイメージを収集します。
タッピングモードのAFMイメージは、SCDプローブを用いてスキャンした電極表面に結合した金ナノ粒子。
Scan size 2x2μm, height 60nm
Image credit: Peter Eaton and Joao Cortez, Requimte, Portugal.

●生物学的試料のスキャン

SCDプローブは、先端が汚染されずに粘着性タンパク質試料の長時間のスキャン(7時間のスキャン中に解像度の変化がない)に使用されたが、これはおそらくダイヤモンドの表面エネルギーが低いことに関連する。
以下のSCDプローブを用いて作製されたDNAのスキャンは、10nm未満の幅を有する分子を示す。同様の結果がコラーゲン分子上に見られ、コラーゲンの特徴的な幅はダイヤモンドチップで約6nm。通常のシリコンプローブとの比較は、コラーゲンの特徴的な幅がダイヤモンド先端で30%またはそれ以下であることを示し、イメージはより鮮明です。

SCDプローブを用いてスキャンしたDNAのトポグラフィ。 Diamond Probe.
Scan size 320nm, height 0.8nm.
Silicon Probe.
Scan size 400nm, height 2nm
Image courtesy of Sergei Magonov, Agilent Technologies(2009).
Scan size 800x800nm, height 10nm
SCD(左)およびシリコン(右)プローブを用いてスキャンしたコラーゲンのトポグラフィ。コラーゲン上に見られるブログは、それに付着したタンパク質であり、SCDプローブではよりはっきりと見ることができます。先端は、約1日撮影を続けることができました。

●高アスペクト比

先端の最後の2ミクロン以上で測定した場合、SCDプローブのアスペクト比は、一般に5:1(10°未満の完全な円錐角度)よりも高いです。波状の表面および孔をイメージングするために適用できます。下のイメージは、底部まで先端によって到達できない深い孔を有する酸化アルミニウムの表面を示します。水平軸と垂直軸の断面の目盛りは同じであるため、断面の曲線は100nmの場所の先端がどの様に見えるかのイメージを示しています。

Scan size 2μm Scan size 800nm Scan size 400nm
SCDプローブを用いてスキャンした多孔質アルミナのトポグラフィ。Courtesy of Sergei Magonov, Agilent Technologies(2008).

以下の一連のイメージは、400℃の真空中でSrTiO3基板上にレーザによって堆積された金ナノ粒子を示します。
異なるスケールのイメージにおいて、平均20nmサイズの切子状の単結晶がわかります。シリコンプローブで作られた同じサンプルのスキャンは、SCDプローブで作成されたイメージとともに表示されています。SCDプローブは、粒子間にシリコンより深く入り込み、より高い精度でスキャンを行います。

Scan size 400nm. Diamond probe. Scan size 200nm. Diamond probe. Scan size 200nm. Silicon probe.
SCDおよびシリコンプローブを用いてスキャンした金ナノ製品のタッピングモード像。Courtesy of Pavio Mikheenko, University of Birmingham.

●材料のコントラスト、ナノインデンテーション

材料の機械的特性を測定するときは、硬い先端をもつことが重要です。この目的のために設計された多くのAFM技法、例えばパルスフォース顕微鏡法、力変調、力曲線解析、位相コントラストまたはねじり共振があります。しかし、試料に影響を与えるよりも、むしろ先端が変形する可能性があるため、表面の硬度が先端の硬度よりも高いか、先端の硬度に匹敵する場合、それらは失敗します。これらの用途では、プローブの硬度はその鋭さと同じくらい重要です。

Topography image Loading curves Uncloading curves
半導体構造上のSCDプローブによるナノインデンテーションSPMを用いてスキャンした材料コントラスト。
Scan size 100x90μm

Scan size 1.5μm Scan size 400nm.
上記の領域のより詳細なイメージ。SCDプローブによるインデントを示す。スキャンはインデントが作成したプローブと同じであり、分解能は10nm以上です。 Courtesy of Alexei Temiryazev, IRE RAS(2013).

●SPMフォースナノリソグラフィーとスクラッチング


ダイヤモンドが他の材料に塑性変形を誘発する能力は、例えばポリマーまたは金属膜、Siまたはガラス基板上のSPMフォースリソグラフィのためにSCDプローブを使用することを可能にします。
SPMリソグラフィの用途は次の通りです。

 ・プラズモニクス ・サンプルマークアップ ・ナノ流体 ・電子ナノデバイス

他の結果の中でも、以下に参照するパルスフォースSPMリソグラフィに関する論文は、30nm周期および0表面レベルより5~6nm低い深さのSi上の格子カットを示します。
達成可能な特徴的サイズに関して、FIB技術はSPMの唯一の代わるものです。FIBはその速度により、研究で幅広く使用されています。しかし、研究やプロトタイプ作成にFIBを使用するコストは、長くて複雑な設定手順のため高く、ダイヤモンド先端を備えたSPMリソグラフィは実験室にとって単純で有用です。

パルスフォースリソグラフィにおけるSCDプローブによるSi上の格子カット。画像も同じSCDプローブで作成されます。周期 50nm, 高さ 6nm。
Courtesy of Alexei Temiryazev, IRE RAS(2014).
合金膜をスクラッチで切断した格子、材料硬度は約500GPa。周期 100nm、深さ20nm以上。
Courtesy of E. Huseynov, T. Mekhtiyev, Institute of Physics of ANAS.
A. Temiryazev. Pulse force nanolithography on hard surfaces using atomic force microscopy with a sharp single-crystal diamond tip. Diamond & Related Materials 48(2014)60-64. arXiv:1312.0796

お問い合わせ biosupport@filgen.jp P.052-624-4388 https://filgen.jp/
Copyright (C) 2004-2018 Filgen, Inc. All Rights Reserved.