一般財団法人材料科学技術振興財団　MSTの製品・サービス一覧

AFMは、微細な探針で試料表面を走査し、ナノスケールの凹凸形状を三次元的に計測する手法です。 ・金属・半導体・酸化物など、絶縁体から軟質の有機物まで幅広い試料を測定可能 ・接触圧力が弱いタッピングモードを用いることで、試料ダメージを最小限に抑えることが可能

SMM は、導電性プローブを用いて計測試料を走査し、その凹凸形状を観察します。同時に、マイクロ波を探針から試料に照射して、その反射応答を計測することで、特に半導体の場合にはキャリア濃度に相関した信号を得ることができる手法です。SMM 信号の強度はキャリア濃度に線形に相関するため、定量性が高いことが特徴です。 ・Si デバイスの場合、1015～1020cm-3程度のキャリア濃度に感度がある ・キャリア濃度に線形に相関した信号が得られるため、仮定のもとに定量 評価(半定量)が可能 ・AFM像の取得も可能 ・Si、 SiC、 GaN、 InP、 GaAs 等の各種半導体が計測可能 この資料では、適用例や原理、データ例などを紹介しています。 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。

SSRMは、バイアスが印加された試料の表面を導電性探針で走査し、抵抗値の分布を二次元的に計測することで探針直下の広がり抵抗を可視化する手法です。 シリコン半導体素子を計測した場合、空間分解能に依存しますが、キャリア濃度1016個/cm3以上に感度があります。 ・ナノメートルレベルでの局所抵抗測定が可能 ・半導体のドーパント濃度分布計測に有効 ・半導体の極性（p型/n型）の判定は不可 ・定量評価は不可

SCM/SNDMは、導電性の探針を用いて半導体表面を走査し、キャリア分布を二次元的に可視化する手 法です。 ・SCM：1015～1020cm-3、 SNDM：1014～1020cm-3程度のキャリア濃度に感度がある ・半導体の極性（p型/n型）の識別が可能 ・キャリア濃度に相関した信号が得られるが、定量評価は不可 ・AFM像の取得も可能

SRAは測定試料を斜め研磨し、その研磨面に2探針を接触させ、広がり抵抗を測定する手法です。 SRP（Spreading Resistance Profiling）とも呼ばれます。 ・ 導電型(p型/n型)の判定が可能 ・ 深さ方向のキャリア濃度分布の評価が可能 ・ 濃度約1E12～2E20 /cm3の広範囲のキャリア濃度の分析が可能 ・ 約20μｍ×100μｍ以上の大きさのパターン試料の測定が可能 ・ SRAとSIMSを組み合わせて評価を行う事で活性化率の評価が可能

・サンプルの磁気特性の情報を定性的に取得可能 ・漏洩磁場による引力・斥力をイメージング可能 ・漏洩磁場の勾配の大きさに比例した磁気力の信号を得られるが、定量評価は不可 ・AFM像の取得も同時に取得可能

液晶表示パネルの劣化メカニズム解明は、パネルの長寿命化にかかせない重要なテーマです。 劣化症状のうち輝度の低下は、液晶、配向膜、シール材、TFTと多岐に渡った要因が考えられます。 表面・構造・組成・計算科学等を複合的に分析します。良品と不良品のわずかな差異をとらえ、総合的な評価を行うことで、液晶ディスプレイの劣化メカニズムの解明につながります。

試料表面の局所における、熱特性（ガラス転移,軟化温度,融解温度,膨張傾向）を測定する熱分析法です。試料表面に接地するプローブを加熱し、試料表面の温度を変化させます。図中では1. 昇温時試料膨張がはじまり、2. 転移温度に到達するまでDeflectionが変化、3. 転移温度後変化した試料へプローブの侵入を示しております。温度変化時のDeflectionをモニタリングし、測定点ごとに転移温度をマッピングデータを取得することも可能です。

高分子には、温度や湿度・溶媒等の環境によって形状が変化する素材があり、評価する際の環境条件を変化させることで物性の知見を深めることができます。 今回は生分解性プラスチックで知られているポリカプロラクトン(PCL)を用いて加熱・冷却実験を行いました。ポリカプロラクトンは融点が約60℃であり、加熱により結晶状態からアモルファス状態へと変化する様子を、また冷却により再結晶化する様子を連続測定により動画観察いたしました。 測定法：AFM 製品分野：バイオテクノロジ・医薬品・日用品・食品 分析目的：形状評価 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。

GaN系高電子移動度トランジスタ「GaN HEMT（High Electron Mobility Transistor）」は、AlGaN/GaNヘテロ構造によって二次元電子ガス層（2DEG）が得られ、電子移動度が高くなります。その特性を用いて急速充電器などで活用されています。 本資料では、ノーマリーオフ型のGaN HEMTデバイスを解体・評価しました。 分析手法を複合的に活用し、試料の総合的な知見を収集した事例をご紹介いたします。 測定法：SIMS・TEM・SCM・SMM 製品分野：パワーデバイス 分析目的：微量濃度測定・形状評価・膜厚評価・構造評価・製品調査 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。

ワイドギャップ半導体である窒化ガリウム(GaN)は、パワーデバイスや通信・光デバイスなどの幅広い分野で用いられています。デバイスを作製するうえで、ウエハ表面の形状と粗さはデバイス性能に大きく影響します。GaNウエハを成長させる際、支持基板との格子不整合などによる応力の影響で、表面にステップ-テラス構造が形成されます。本資料ではAFMを用いて、GaN基板表面のステップ-テラスの構造を可視化し、テラス幅、ステップ高さ、表面粗さ、オフ角を評価した事例を紹介します。 測定法：AFM 製品分野：パワーデバイス、 電子部品、 照明 分析目的：形状評価、 構造評価 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。

・圧電体試料の電気双極子作用による引力や斥力を画像化可能 ・圧電応答による試料の伸縮具合の定量評価は参考値 ・AFM像も同時に取得可能

本手法はAFMシステムと連動し計測を行う事で、試料の凹凸および機械特性分布、選択された吸収帯 での赤外吸光像（官能基分布）を同時計測することが可能です。 AFM-IRは以下の特徴があります。 ? 非常に高い空間分解能（ナノスケールオーダー）での評価が可能なため 微小領域でのスペクトル測定・イメージ測定が可能 ? FT-IRのライブラリーを使用することで同様の解析が可能

AFMの計測技術であるフォースカーブに対して各計算モデルからフィッティングを行い、弾性および粘弾性データを取得します。 ? DMA試験機およびナノインデンターと整合性のあるデータを微小領域で測定可能 ? 10KPa から100Gpa と様々な硬さの材料に適用可能 ? 弾性体モデル（DMT、Hertz、JKR）および粘弾性体モデルによるフィッティングが可能 ? 上記モデルによる弾性率、粘弾性率マッピングが可能 ? 各分析点における周波数依存性(0.1～20kHz) を評価可能 ? 温度変化（室温～250℃）による測定が可能

SiO2製のプローブ先端にPd がコーティングされており、プローブそのものが電気抵抗体となります。そのため、プローブ先端に電流を流すと温度上昇が起こり、試料表面に接触させると、試料がプローブの熱を吸収します。プローブ温度が一定になるように、プローブに供給する電気量を調整し、その供給する電気量の変化を計測点毎にプロットすることで、測定箇所（材質ごと）の熱伝導性を分布として可視化します。

リチウムイオン電池の次世代電池である全固体電池は、高安全性・高エネルギー密度・高出力・広い作 動温度が期待されています。近年、実用化に向けた研究開発は盛んに行われている一方で、さまざまな 開発課題があります。MSTでは構造・組成・電気の総合分析評価を基に、開発課題の解決に適した評価 内容を提案いたします。本資料では全固体電池の開発課題の具体例とその評価内容、そして、各構成 部材の代表的な評価手法を紹介いたします。

リチウムイオン二次電池の充放電特性には電子伝導率が寄与しております。劣化や導通パスの遮断に より導電性が低下した活物質について、SSRMによる抵抗値分布として可視化した事例を紹介いたしま す。SSRMにより得られた結果に対して、TOF-SIMSによるLiなどの元素分布と比較することで抵抗値と元素分布の相関の有無を確認すること、導電助剤やバインダーなどを抵抗値で分類し、統計的な処理 を行い、材料ごとの混合具合を数値化することも可能です。

リチウムイオン二次電池の正極として用いられるLi（NiCoMn)O2（NCM）について表面形状、断面構造、成分、組成、結晶構造、抵抗値分布を評価した事例を紹介いたします。MSTでは構造・組成・電気の総合評価を基に、特性改善や信頼性向上のための開発課題の解決に適した評価を提案いたします。