材料科学の顕微鏡アプリケーション

ナノサイエンスとナノマテリアル

ナノサイエンスやナノテクノロジーの難題を解決

これまでよりも安価で操作速度が早いデバイスの需要が高まるにつれて、ナノテクノロジーの革新が必要とされる半導体、低次元マテリアル、薄膜、フォトニクス、マイクロ・ナノ流体力学の研究はますます複雑化しています。そのため、ナノサイエンスの研究を推し進め、既存の技術を発展させることが常に求められています。

一方、ナノマテリアル研究の限界を決めるのは顕微鏡の性能です。優れた顕微鏡を使うことで試料に関する重要な情報を簡単に得られますが、試料や研究が複雑になるにつれ要件も厳しくなっていきます。顕微鏡が要件に応えられない場合、プロジェクトを進めることができません。

ZEISS Microscopyソリューションの活用方法をご覧ください

半導体と電子機器の研究

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低次元マテリアル

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薄膜

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フォトニクス

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マイクロ・ナノ流体力学

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ユーザーの声 Claus Burkhardt博士 Head of Applied Sciences and Electron Microscopy, NMI Reutlingen

「もし1ボーア磁子の磁気モーメントを検出できるとしたらどうでしょう？1つの電子のスピンフリップを観察することもできます。私たちは、超伝導量子干渉計nanoSQUIDを使用してその課題に取り組んでいます。NanoSQUIDには、環状構造のジョセフソン接合と約1 nmの極薄の絶縁体によるトンネル障壁層があり、SQUIDの構築にはZEISS Orion Nanofabを使用しています。小さい接合部の極薄の試料や結晶損傷の観察にはTEMが必要で、試料調製時の関心領域への移動に対応できるのは、FIB-SEMだけです。原子レベルの分解能を得るためには、極薄で質の高い試料が求められます。」

TEM薄膜の調製とNanoSQUIDSでの観察

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この動画では、ZEISS CrossbeamのTEMラメラ作成ワークフローにより、University of TuebingenのBenedikt Müller氏とNMI ReutlingenのClaus Burkhardt氏が、NanoSQUIDSの結晶構造を観察する様子をご紹介します。

アプリケーション

マイクロメカニカルテスト
薄膜上の微量元素
ナノマテリアルの3D解析
3Dプリントされたナノ格子構造
CVD法によりSi/SiO2基板上に成長したMoS2 2D結晶
積み重ねられたゴールドプレートレット
3Dスタック構造のダイ間インターコネクト
マイクロ流体デバイスの例

マイクロメカニカルテスト
フェムト秒レーザーを使ったチタン合金試料上のピラー列。これらのピラーは、マイクロメカニカルテストや、リフトアウト後にX線顕微鏡用の試料調製に使われます。各ピラーのサイズ：高さ100 µm、周囲に150 µmの隙間、頂点の直径30 µm。レーザー加工時間は全体で2.5分。実視野2.010 mm。ZEISS Crossbeam 350レーザー
薄膜上の微量元素
ガラス基板上のペロブスカイト太陽電池の深さ方向のSIMS測定。関心領域をガリウムビームで500回スキャン。二次電子の質量電荷比を分光器で解析。全層で著明なNaシグナルを観察。SIMSで測定される微量元素の分布や拡散は、薄膜太陽電池の性能に影響すると言われています（左：SEM画像、スケールバー2 μm。右：SIMSマップ）。ZEISS Crossbeam 350 FIB-SEMとTOF-SIMS検出器。試料ご提供：Arafat Mahmud, RSEEME, Australian National University
ナノマテリアルの3D解析
固体酸化物形電解セル（SOEC）内の微細構造変化。3D FIB-SEM/EDSを使うことで、微細構造変化の程度とセルの性能への影響を定量化できます。参照：ZEISSホワイトペーパー「Characterization of SOECs by Advanced FIB-SEM Tomography」。EDS搭載ZEISS Crossbeam、3D解析モジュール搭載ZEISS Atlas 5。試料ご提供：M. Cantoni, EPFL, Lausanne, CH
3Dプリントされたナノ格子構造
In situ圧縮実験の前にゼルニケ位相差でイメージング（試料の幅30 µm）。ZEISS Xradia Ultra。試料ご提供：R. Schweiger, KIT, DE
CVD法によりSi/SiO2基板上に成長したMoS2 2D結晶
RISE（ラマンイメージングとSEMの複合装置）により示されたMoS2結晶（緑）、多層（青）、単層（赤）のしわや重なり。RISEを搭載したZEISS Sigma。実視野33 µm。
積み重ねられたゴールドプレートレット
プラズモン共鳴に関する基礎研究。
ZEISS GeminiSEM 560。詳しくはこちらと比較：Science Advances 3, e1700721 (2017).画像ご提供：courtesy of University Stuttgart, 4th Physics Institute and Center for Applied Quantum Technology, Germany. 実視野47.64 µm。
3Dスタック構造のダイ間インターコネクト
深さ760 µmに埋められたCuピラーのマイクロバンプ、1時間以下で取得した断面像。実視野2.58 mm、ZEISS Crossbeamレーザー。
マイクロ流体デバイスの例
幅20 nmのナノチャネル、設定により最大長20 μm。ZEISS Crossbeam、NPVEモジュール搭載ZEISS Atlas 5、実視野59 μm。

カーボンフィルム上のZnOナノ粒子

STEMチルトシリーズ、明視野（aSTEM検出器で同時に取得できる4つのシグナルの1つ）、STEMトモグラフィー解析用の特別ホルダーを使用。ZEISS GeminiSEM。

3Dトモグラフィー解析

カナダ硬貨の金属多層膜のミリング、イメージング、EBSD（上段）、EDS（下段）を組み合わせた通常のFIB-SEMワークフロー。詳細、上段左から：EBSD、銅、バンドコントラスト。EBSD、鉄、オイラー角。EBSD、ニッケル、IPF X。下段左から：銅、鉄、ニッケルのEDSマップ。3D解析モジュール、EDS、EBSD搭載のZEISS CrossbeamとZEISS Atlas 5。

ハウツー動画

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TEM試料の調製

標準ワークフロー

ZEISS CrossbeamによるTEM試料の調製
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TEM試料の調製

平面のワークフロー

ZEISS Crossbeamによる平面でのTEM試料の調製
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TEM試料の調製

背面のワークフロー

ZEISS Crossbeamによる背面からのTEM試料の調製
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関心領域取り出しのワークフロー

レーザーによるTEM試料の調製

ZEISS Crossbeamレーザーを使って、深い位置にある関心領域のTEM試料を調製
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LaserFIB

大規模な材料アブレーションのワークフロー

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ZEISS Atlas 5

Characterization of Solid Oxide Electrolysis Cells by Advanced FIB-SEM Tomography

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Achieving Nano-scaled EDS Analysis in an SEM

with a Detector for Transmission Scanning Electron Microscop

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Targeted Sample Preparation with ZEISS Crossbeam laser

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Voltage Contrast in Microelectronic Engineering

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X-ray Nanotomography in the Laboratory

with ZEISS Xradia Ultra 3D X-ray Microscopes

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ZEISS GeminiSEM 500

Nanometer scale EDS Analysis using Low-kV FE-SEM and Windowless EDS Detector

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Characterization of the 3D Microstructure of Nanofibrous Scaffolds for Tissue Engineering

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Exploring Laser-Assisted TEM Sample Preparation with ZEISS Crossbeam laser

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FIB-SEM Fabrication of Atom Probe Specimens with ZEISS Crossbeam

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Imaging Polymers with a Helium Beam

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In situ SEM and Raman Investigations on Graphene

Comparison of graphene, graphene oxideand reduced graphene oxide

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TEM Sample Preparation using Gallium & Neon Ion Beams

ZEISS ORION NanoFab

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$Topography and Refractive Index Measurementのプレビュー画像$

Topography and Refractive Index Measurement

of a Sub-μm Transparent Film on an Electronic Chip by Correlation of Scanning Electron and Confocal Microscopy

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