S1901
走査型プローブ顕微鏡（SPM：Scanning Probe Microscopy）
1. 特徴
金属、半導体などの導体から酸化物、有機物などの絶縁体まで幅広い試料において、表面形状および各種特性の測定が可能です。測定はグローブボックスを用いた大気遮断環境下で行います。また、液中（非水溶媒）での測定も可能です。
2. 原理、概略図
- 微小な探針（プローブ）を試料表面上で接触あるいは非接触で走査させることにより、ナノオーダーの分解能で表面微細構造（凹凸など）に関する情報が得られます。
- 探針（プローブ）の種類、測定モードなどを選ぶことにより、表面微細構造特性だけでなく、ナノスケール領域における様々な機械特性（粘弾性、吸着力）や電気特性（拡がり抵抗、表面電位、微小電流など）をイメージングできます。
図1：装置写真 |
図2：装置概略図 |
3. 主な性能
ブルカー社製 Dimension XR（NanoScope V）
| 測定範囲 | 水平方向 90×90µm（最大） |
|---|---|
| 測定方法 |
形状測定、機械特性、粘弾性（数十〜300Hz）、微小電流、拡がり抵抗、表面電位などのイメージング測定 他に、1点における粘弾性の周波数特性の測定（0.1〜300Hz）も可能です。 |
| 測定温度 | -35〜250℃ |
| 測定環境 | Ar雰囲気下、非水溶媒中 |
4. 試料の形状、サイズ
| 形状 | 固体 |
|---|---|
| サイズ | 210mmφ（or 150mm□）×15mmt以下 |
5. 分析依頼時の留意点
- 試料表面の汚れの付着などにご注意願います。
- 試料は乾燥された状態である必要があります。
- 帯電によるノイズが発現する可能性があります。
- 液中測定に用いる溶媒は事前にご相談ください。
- 最大高低差は10µmまで対応可能ですが、測定モードにより困難な場合があります。
6. 測定データ例
| 測定モード | 測定対象 | 応用例 | 測定例 |
|---|---|---|---|
| 表面形状測定 |
|
|
PS/LDPEの形状像 |
| 粘弾性測定 |
|
|
PS/LDPEの貯蔵弾性率像 |
| 電気特性測定 |
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|
C/Siの拡がり抵抗像 |
| 硬い材料の弾性率測定 |
|
|
Al/Si/Crの貯蔵弾性率像 |
7. 適用材料例
| （1）リチウムイオン電池材料 | 活物質（正極、負極）固体電解質、バインダー |
|---|---|
| （2）燃料電池材料 | セパレータ、MEA |
| （3）有機複合材料 | 繊維強化プラスチック、ポリマーアロイ、多層膜 |
| （4）無機複合材料 | 合金、複合材料 |
| （5）その他 | 半導体材料、磁性体材料、CNT、ナノ粒子 |
SPM技術資料
