走査型広がり抵抗顕微鏡法 (SSRM) によるナノスケール抵抗分布評価

SSRM法とは

SSRM (Scanning Spread Resistance Microscope) 法は、バイアス電圧を印加しながら導電性ダイヤモンドコートプローブで試料表面を走査し、プローブと試料の間に流れる電流を検出することによって、電気抵抗分布を可視化する手法です。SSRM法はC-AFM法 (コンダクティブAFM法) に類似した手法ですが、C-AFM法の測定量が電流であるのに対し、SSRM法の測定量は抵抗となります。また、プローブを高い荷重で押し込むため、表面の接触抵抗や酸化膜の影響を受けずに測定できるといった特徴があります。表にSSRM法とC-AFM法の比較を示します。
SSRM
表 SSRM法とC-AFM法の比較
項目 SSRM C-AFM
測定量 電気抵抗 電流
検出範囲 1013Ω~103Ω (10pA ~ 100μA) 100fA ~ 1μA
荷重 高荷重 (数百nN ~ 数μN) 低荷重 (数nN ~ 数百nN)
プローブ 導電性ダイヤモンドコート 金属コート or 導電性ダイヤモンドコート
水平空間分解能 数十nm 数十nm
最大印加電圧 10V 10V
測定環境 大気 or 大気非暴露 (Ar雰囲気) 大気 or 大気非暴露 (Ar雰囲気)
測定対象 導電体~半導体、電池材料 半導体~絶縁体、電池材料

青色発光ダイオードの電気抵抗分布

青色発光ダイオードの評価には、断面作製が必要です。研磨後、大気中で酸化膜が生成されますが、SSRM法は導電性ダイヤモンドコートプローブを高荷重で押し込みながらスキャンすることで、酸化膜の影響を受けずに測定できます。
SSRM
SSRM
ここでは発光ダイオードの測定例をご紹介しましたが、SSRMはシリコンや化合物半導体だけでなく、有機半導体や導電性ポリマーなど様々な導電性材料に適用できるので、微小領域における電気特性評価に是非ご利用ください。
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