利用SNDM之新式奈米級物性量測技術

 

刊登日期:2024/6/11
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日本東北大學與東京工業大學共同開發了一項新式奈米級物性量測技術,係將探針顯微鏡予以改良,進而開發出掃描非線性介電顯微鏡(Scanning Non-linear Dielectric Microscopy; SNDM)。將偏壓施加於量測樣本之際,即使是微小的靜電量變化也偵測得到。利用此技術能以既有手法的300倍高速觀察強介電體(Ferroelectric)的介電動作、極化反轉現象等,將可有助於進行材料特性之劣化評估。

SNDM係由奈米級尺寸的尖銳短針與高感度靜電容量感測器構成量測部分,透過壓電驅動器(Piezo Actuators)可取得2D圖像檔。一般以約1mm電極執行的靜電容量-電壓(C-V)曲線試驗能以奈米級的電極進行。

強介電體材料可望做為次世代記憶體、人工智慧半導體的材料而備受期待,近年發現了小於10nm仍可維持特性的螢石(Fluorite)結構、纖鋅礦型結構(Wurtzite Structure),因此相關研究趨於活潑化。然而強介電體的極化反轉在反覆數次後極化量會逐漸減少,「極化疲勞」成為了實用化上的待解課題。

研發團隊利用氧化鉿(IV)薄膜進行實驗,透過強介電體的C-V曲線極化反轉動作量測,確認所需時間從數日縮短至10分鐘。另可導入機械學習之數據解析,將極化反轉動作的分佈以圖像表示。此外,利用新技術可取得表面形狀影像以進行結晶晶界的影響觀察、各單元差異等細部調查,將可有助於新材料研發,加快實用化進程。


資料來源: https://www.titech.ac.jp/news/2024/069177
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