JPH058985B2 - - Google Patents
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- JPH058985B2 JPH058985B2 JP27378186A JP27378186A JPH058985B2 JP H058985 B2 JPH058985 B2 JP H058985B2 JP 27378186 A JP27378186 A JP 27378186A JP 27378186 A JP27378186 A JP 27378186A JP H058985 B2 JPH058985 B2 JP H058985B2
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Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は有機薄膜の分析に用いて好適な薄膜分
析計に関する。
析計に関する。
最近、バイオテクノロジーをはじめとする各種
技術分野において薄膜に関する研究が進められて
いる。
技術分野において薄膜に関する研究が進められて
いる。
それらの研究においては薄膜の物性、特性を調
べることが重要であるが、そのための分析手段と
しては、イオンマイクロアナライザー、オージエ
電子分光装置、Ｘ線光電子分光装置、赤外分光光
度計などの装置が従来から用いられている。
べることが重要であるが、そのための分析手段と
しては、イオンマイクロアナライザー、オージエ
電子分光装置、Ｘ線光電子分光装置、赤外分光光
度計などの装置が従来から用いられている。
従来から用いられているそのような装置は、装
置構成が、大掛りで価格が高く、試料を真空中に
配置しなければならなかつたり試料の前処理が必
要であるなど測定に手間がかかることは避けられ
なかつた。
置構成が、大掛りで価格が高く、試料を真空中に
配置しなければならなかつたり試料の前処理が必
要であるなど測定に手間がかかることは避けられ
なかつた。
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであ
り、比較的簡単な構成で薄膜の物性、特性あるい
は厚さに関する情報を得ることのできる新規な薄
膜分析計を提供することを目的としている。
り、比較的簡単な構成で薄膜の物性、特性あるい
は厚さに関する情報を得ることのできる新規な薄
膜分析計を提供することを目的としている。
この目的を達成するため、本発明の薄膜分析計
は、コロナ放電によりキヤリアガスを励起しキヤ
リアガスの励起種を生成する手段と、該励起種の
通路に配置されるコレクタ電極と、該コレクタ電
極の励起種が当る面に保持される薄膜試料と、前
記励起種生成手段とコレクタ電極との間に前記薄
膜試料に面して配置される中間電極とから構成さ
れることを特徴としている。
は、コロナ放電によりキヤリアガスを励起しキヤ
リアガスの励起種を生成する手段と、該励起種の
通路に配置されるコレクタ電極と、該コレクタ電
極の励起種が当る面に保持される薄膜試料と、前
記励起種生成手段とコレクタ電極との間に前記薄
膜試料に面して配置される中間電極とから構成さ
れることを特徴としている。
コレクタ電極に保持された薄膜試料に励起種が
当たると、薄膜表面の分子は励起種の持つエネル
ギーによりイオン化され、表面にはそのイオンと
電子が生成される。このイオンあるいは電子の量
を中間電極あるいはコレクタ電極を用いて検出す
ることにより薄膜の物性、特性あるいは厚さに関
する情報を得る。
当たると、薄膜表面の分子は励起種の持つエネル
ギーによりイオン化され、表面にはそのイオンと
電子が生成される。このイオンあるいは電子の量
を中間電極あるいはコレクタ電極を用いて検出す
ることにより薄膜の物性、特性あるいは厚さに関
する情報を得る。
以下、図面に基づき本発明の一実施例を詳説す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す概略図
である。図において１は接地電位にあるシールド
電極、２はコレクタ電極、３はコレクタ電極表面
に保持された有機薄膜試料、４は薄膜３の周辺部
表面に接触するように配置される第２コレクタ電
極、５は各電極間の絶縁を保つための絶縁体、６
は励起種を作成するための放電管、７は放電管６
と薄膜試料３との間に配置される網状の中間電極
である。
である。図において１は接地電位にあるシールド
電極、２はコレクタ電極、３はコレクタ電極表面
に保持された有機薄膜試料、４は薄膜３の周辺部
表面に接触するように配置される第２コレクタ電
極、５は各電極間の絶縁を保つための絶縁体、６
は励起種を作成するための放電管、７は放電管６
と薄膜試料３との間に配置される網状の中間電極
である。
上記放電管６は筒状電極８と、キヤリアガス例
えばアルゴンを筒状電極８内に導くパイプ９と、
針状電極１０と、絶縁栓１１から構成され、電源
１２により電極８，１０間に高電圧を印加しコロ
ナ放電を生起させると、励起アルゴンAr*（励起
種）が生成される。この励起種は電荷は持たない
が比較的大きなエネルギーを持ち、キヤリアガス
の流れに乗つて筒状電極８の解放端から薄膜試料
３へ向けて流れて行く。この励起種が有機薄膜試
料（0rg）と接触すると、薄膜試料は励起種の持
つエネルギーにより下式に従つてイオン化され
る。
えばアルゴンを筒状電極８内に導くパイプ９と、
針状電極１０と、絶縁栓１１から構成され、電源
１２により電極８，１０間に高電圧を印加しコロ
ナ放電を生起させると、励起アルゴンAr*（励起
種）が生成される。この励起種は電荷は持たない
が比較的大きなエネルギーを持ち、キヤリアガス
の流れに乗つて筒状電極８の解放端から薄膜試料
３へ向けて流れて行く。この励起種が有機薄膜試
料（0rg）と接触すると、薄膜試料は励起種の持
つエネルギーにより下式に従つてイオン化され
る。
Ar*＋Org→Org+＋e-＋Ar ……(1)
このようにして生成されたOrg+およびe-は以
下のような各種モードで検出することが可能であ
る。
下のような各種モードで検出することが可能であ
る。
〔モードＡ：コレクタ電極２，４に負電圧Vaを
印加し、電極７に流れる電流Iaを測定する〕 このモードでは、コレクタ電極２，４にかけた
負電圧のため試料表面から飛出した電子e-を電極
７により検出することができる。この時、電圧
Vaと電流IaのVa−Ia曲線は例えば第２図のよう
に飽和特性を示す。その飽和電流Isは試料表面に
存在する物質の平均分子量に対応するので、飽和
電流を求めれば試料表面の平均分子量を求めるこ
とが可能である。
印加し、電極７に流れる電流Iaを測定する〕 このモードでは、コレクタ電極２，４にかけた
負電圧のため試料表面から飛出した電子e-を電極
７により検出することができる。この時、電圧
Vaと電流IaのVa−Ia曲線は例えば第２図のよう
に飽和特性を示す。その飽和電流Isは試料表面に
存在する物質の平均分子量に対応するので、飽和
電流を求めれば試料表面の平均分子量を求めるこ
とが可能である。
尚、そのためには、分子量既知のいくつかの化
合物を薄膜試料として平均分子量と飽和電流との
間の関係を求めておき、その関係に基づいて未知
の薄膜試料の飽和電流からその平均分子量を求め
れば良い。
合物を薄膜試料として平均分子量と飽和電流との
間の関係を求めておき、その関係に基づいて未知
の薄膜試料の飽和電流からその平均分子量を求め
れば良い。
〔モードＢ：コレクタ電極２に負電圧Vbを印加
し、電極４に流れる電流Ibを測定する〕 このモードでは、薄膜試料表面の溜つた電子を
測定することができる。Vb−Ib曲線はモードＡ
のVa−Ia曲線と同様な飽和特性を示し、同様に
して試料表面の平均分子量を求めることが可能で
ある。
し、電極４に流れる電流Ibを測定する〕 このモードでは、薄膜試料表面の溜つた電子を
測定することができる。Vb−Ib曲線はモードＡ
のVa−Ia曲線と同様な飽和特性を示し、同様に
して試料表面の平均分子量を求めることが可能で
ある。
〔モードＣ：コレクタ電極４と電極７に正電圧
Vcを印加し、コレクタ電極２に流れる電流Icを
測定する〕 このモードＣでは、電極４，７にかけた正電圧
によりコレクタ電極２にはOrg+に対応するイオ
ン電流Icが流れる。この電流Icの値はモードＡ，
Ｂにおける電子電流Ia，Ibと略同じ値になる筈で
あるが、試料の物性の膜厚によつてVc−Ic曲線
の形が若干変る。従つて、予め物性および膜厚既
知のいくつかの試料についてVc−Ic曲線の変化
を調べておけば、物性あるいは膜厚未知の試料の
Vc−Ic曲線からその試料の物性あるいは膜厚を
求めることが可能である。
Vcを印加し、コレクタ電極２に流れる電流Icを
測定する〕 このモードＣでは、電極４，７にかけた正電圧
によりコレクタ電極２にはOrg+に対応するイオ
ン電流Icが流れる。この電流Icの値はモードＡ，
Ｂにおける電子電流Ia，Ibと略同じ値になる筈で
あるが、試料の物性の膜厚によつてVc−Ic曲線
の形が若干変る。従つて、予め物性および膜厚既
知のいくつかの試料についてVc−Ic曲線の変化
を調べておけば、物性あるいは膜厚未知の試料の
Vc−Ic曲線からその試料の物性あるいは膜厚を
求めることが可能である。
〔モードＤ：コレクタ電極４と電極７に負電圧
Vdを印加し、コレクタ電極２に流れる電流Idを
測定する〕 このモードＤでは、薄膜試料表面や電極７の表
面で生成された電子e-のうち薄膜試料を透過して
裏面に到達したものがコレクタ電極２へ流入して
電流Idとして検出される。この電流IdをモードＢ
で測定した電流Ib（試料表面で生成された全電子
に関する情報）と比較することにより、薄膜の電
子伝導度に関する情報を得ることができる。
Vdを印加し、コレクタ電極２に流れる電流Idを
測定する〕 このモードＤでは、薄膜試料表面や電極７の表
面で生成された電子e-のうち薄膜試料を透過して
裏面に到達したものがコレクタ電極２へ流入して
電流Idとして検出される。この電流IdをモードＢ
で測定した電流Ib（試料表面で生成された全電子
に関する情報）と比較することにより、薄膜の電
子伝導度に関する情報を得ることができる。
尚、いずれのモードにおいても、電流の測定に
はフローテイング増幅器（エレクトロメーター）
を使用し、測定したい電荷に合わせて捕集が適し
た電圧をかければ、より完全に全電流が測定でき
る。
はフローテイング増幅器（エレクトロメーター）
を使用し、測定したい電荷に合わせて捕集が適し
た電圧をかければ、より完全に全電流が測定でき
る。
又、電極７やコレクタ電極４に印加する電圧
は、定電圧でも良いが、０←→＋Ｖ（又は−Ｖ）
の矩形波、正弦波あるいはパルスとし、電極２に
流れる電流の時間変化や位相のズレを測定すれ
ば、膜厚や膜の性質に関する情報をより正確に得
ることができる。
は、定電圧でも良いが、０←→＋Ｖ（又は−Ｖ）
の矩形波、正弦波あるいはパルスとし、電極２に
流れる電流の時間変化や位相のズレを測定すれ
ば、膜厚や膜の性質に関する情報をより正確に得
ることができる。
第３図は本発明の他の実施例を示し、コレクタ
電極４と電極７の間に更に第２の網状電極１３が
配置されている。
電極４と電極７の間に更に第２の網状電極１３が
配置されている。
この実施例では第１図の実施例で説明したＡ〜
Ｄの各モードに加え、以下のような測定を行うこ
とが可能である。
Ｄの各モードに加え、以下のような測定を行うこ
とが可能である。
即ち、電極１３に正電圧を印加しておき、更に
この電極にエタノール（アセトン等でも良い）Ｓ
を少量付けると、エタノールが励起種Ar*により
下式に従つてイオン化されてSnH+が生成される。
この電極にエタノール（アセトン等でも良い）Ｓ
を少量付けると、エタノールが励起種Ar*により
下式に従つてイオン化されてSnH+が生成される。
Ar*＋xS→SnH+＋Sk（Ｓ−Ｈ）-＋Ar ……(2)
このSnH+が薄膜試料表面に到達すると、試料
Ｍのプロトン親和力がエタノールＳのプロトン親
和力よりも大きい場合、SnH+と試料Ｍとのプロ
トン移行反応により、下式に従つて試料のプロト
ン化分子イオン（MH+、M2H+等）が試料表面
で生成される。
Ｍのプロトン親和力がエタノールＳのプロトン親
和力よりも大きい場合、SnH+と試料Ｍとのプロ
トン移行反応により、下式に従つて試料のプロト
ン化分子イオン（MH+、M2H+等）が試料表面
で生成される。
SnH+＋yM→MzH+＋…… ……(3)
電極７，１３，４に適当な正電圧を印加し、電
極２に流れる電流を測定すれば、試料表面で生成
されたプロトン化試料分子イオンの量に対応した
情報が得られ、薄膜試料のプロトン伝導性に関す
る情報を得ることが可能である。
極２に流れる電流を測定すれば、試料表面で生成
されたプロトン化試料分子イオンの量に対応した
情報が得られ、薄膜試料のプロトン伝導性に関す
る情報を得ることが可能である。
尚、電極１３に負電圧を印加し、電極２に流れ
る電極を測定すれば、電極１３の表面で生成され
た負イオンが試料表面で電子を放出して流れる電
子電流を検出することができる。
る電極を測定すれば、電極１３の表面で生成され
た負イオンが試料表面で電子を放出して流れる電
子電流を検出することができる。
又、電極４により試料表面に溜るイオン電流を
測定することもできる。
測定することもできる。
第４図は本発明の更に他の実施例を示し、本実
施例では中間電極７として第１図の実施例のよう
な網状電極ではなく、薄膜試料の表面に先端が近
接するように配置される針状電極を用いている。
この針状電極は先端の曲率が例えば0.1μｍ程度に
尖らせると共に、先端を除き絶縁被膜で包まれて
いる。この先端と試料表面との距離は可変とさ
れ、且つ設定された距離を保つて試料表面上で２
次元的に移動できるような移動機構により保持さ
れる。尚、針状電極は試料表面との距離のみ可変
とし、試料の方を２次元的に移動させるようにし
ても良い。
施例では中間電極７として第１図の実施例のよう
な網状電極ではなく、薄膜試料の表面に先端が近
接するように配置される針状電極を用いている。
この針状電極は先端の曲率が例えば0.1μｍ程度に
尖らせると共に、先端を除き絶縁被膜で包まれて
いる。この先端と試料表面との距離は可変とさ
れ、且つ設定された距離を保つて試料表面上で２
次元的に移動できるような移動機構により保持さ
れる。尚、針状電極は試料表面との距離のみ可変
とし、試料の方を２次元的に移動させるようにし
ても良い。
なお、モードＣについて、電極４および電極７
に電圧を印加する手段と、電流を測定する手段に
ついてさらに詳しく例示説明すると、第１図、第
３図および第４図の電極４および電極７の先に、
たとえば第５図に例示したように、定電圧電源８
（市販の±０〜100V、±０〜300V程度の電源で十
分である）を接続することと、電極２の先に、エ
レクトロメーター９を接続することができる。
に電圧を印加する手段と、電流を測定する手段に
ついてさらに詳しく例示説明すると、第１図、第
３図および第４図の電極４および電極７の先に、
たとえば第５図に例示したように、定電圧電源８
（市販の±０〜100V、±０〜300V程度の電源で十
分である）を接続することと、電極２の先に、エ
レクトロメーター９を接続することができる。
電流を測定する電極にエレクトロメーターを接
続することにより前述した第１図の実施例で説明
したＡ〜Ｄの各モードで全く同様に測定が行われ
る。電極４および電極２により全電流に関する情
報が、第４図の電極７によりその先端が面してい
る試料表面の微小領域のみに関する情報が夫々得
られ、電極７または試料の適宜移動させることに
より、測定領域を任意に選択することができる。
続することにより前述した第１図の実施例で説明
したＡ〜Ｄの各モードで全く同様に測定が行われ
る。電極４および電極２により全電流に関する情
報が、第４図の電極７によりその先端が面してい
る試料表面の微小領域のみに関する情報が夫々得
られ、電極７または試料の適宜移動させることに
より、測定領域を任意に選択することができる。
更に、電極７または４に０←→＋Ｖまたは＋Ｖ
←→−Ｖのように変化する矩形波電圧を印加し、
電極２に流れる電流の時間変化や位相のずれを測
定しても良い。
←→−Ｖのように変化する矩形波電圧を印加し、
電極２に流れる電流の時間変化や位相のずれを測
定しても良い。
すべてのモードについて言えることであるが、
電極にかける電圧の極性を逆にすることにより、
(2)式における負イオンについても測定することが
できる。
電極にかける電圧の極性を逆にすることにより、
(2)式における負イオンについても測定することが
できる。
各電流の測定に当つては、電極７と電極４、電
極７と電極２あるいは電極４と電極２のように２
つの電極に流入する電流を夫々同時に測定し比較
するようにすることが、イオンや電子の挙動の遅
い、膜抵抗、表面電流などの識別をより正確に行
うことができるという点で好ましい。
極７と電極２あるいは電極４と電極２のように２
つの電極に流入する電流を夫々同時に測定し比較
するようにすることが、イオンや電子の挙動の遅
い、膜抵抗、表面電流などの識別をより正確に行
うことができるという点で好ましい。
尚、各実施例において、電極１にヒータを埋め
込むなどにより試料加熱手段を設け、試料の温度
を変化させて電流の変化を調べることも、薄膜試
料の温度依存性など熱的性質（転移点、融点な
ど）を知る上で重要な意味を持つ。
込むなどにより試料加熱手段を設け、試料の温度
を変化させて電流の変化を調べることも、薄膜試
料の温度依存性など熱的性質（転移点、融点な
ど）を知る上で重要な意味を持つ。
以上詳述した如く、本発明によれば、励起種に
よつて直接あるいは間接的に薄膜試料表面の分子
をイオン化い、その結果表面に発生した電子ある
いはイオン量に関する情報を各電極から得るとい
う簡単な構成で、膜厚、電子伝導性、プロトン伝
導性、分子量等試料の特性を分析することができ
る薄膜分析計が実現される。
よつて直接あるいは間接的に薄膜試料表面の分子
をイオン化い、その結果表面に発生した電子ある
いはイオン量に関する情報を各電極から得るとい
う簡単な構成で、膜厚、電子伝導性、プロトン伝
導性、分子量等試料の特性を分析することができ
る薄膜分析計が実現される。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す概略
図、第２図は電圧一電流特性の一例を示す図、第
３図及び第４図は夫々本発明の他の実施例を示す
概略図である。第５図は、本発明の電圧印加の手
段と電流測定手段の一例を示した概略図である。 １：シールド電極、２，４：コレクタ電極、
３：有機薄膜試料、５：絶縁体、６：放電管、
７：中間電極、８：定電圧電源、９：エルクトロ
メーター。
図、第２図は電圧一電流特性の一例を示す図、第
３図及び第４図は夫々本発明の他の実施例を示す
概略図である。第５図は、本発明の電圧印加の手
段と電流測定手段の一例を示した概略図である。 １：シールド電極、２，４：コレクタ電極、
３：有機薄膜試料、５：絶縁体、６：放電管、
７：中間電極、８：定電圧電源、９：エルクトロ
メーター。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ コロナ放電によりキヤリアガスを励起しキヤ
リアガスの励起種を生成する手段と、該励起種の
通路に配置されるコレクタ電極と、該コレクタ電
極の励起種が当る面に保持される薄膜試料と、前
記励起種生成手段とコレクタ電極との間に前記薄
膜試料に面して配置される中間電極及び前記コレ
クタ電極と中間電極との間に配置される所定電圧
を印加する手段並びに両電極間に流れる電流を測
定する手段とから構成されることを特徴とする薄
膜分析計。 ２ 前記中間電極は網状電極である特許請求の範
囲第１項記載の薄膜分析計。 ３ 前記中間電極は針状電極であり、該針状電極
の先端が薄膜試料に近接配置される特許請求の範
囲第１項記載の薄膜分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27378186A JPS63127155A (ja) | 1986-11-17 | 1986-11-17 | 薄膜分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27378186A JPS63127155A (ja) | 1986-11-17 | 1986-11-17 | 薄膜分析計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63127155A JPS63127155A (ja) | 1988-05-31 |
| JPH058985B2 true JPH058985B2 (ja) | 1993-02-03 |
Family
ID=17532487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27378186A Granted JPS63127155A (ja) | 1986-11-17 | 1986-11-17 | 薄膜分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63127155A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69111651T2 (de) * | 1990-03-27 | 1996-04-18 | Ibm | Beseitigung von Teilchenerzeugung in einem modifizierten Reinraum-Corona-Luftionisator. |
| RU2656129C1 (ru) * | 2017-06-14 | 2018-05-31 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ послойного анализа тонких пленок |
-
1986
- 1986-11-17 JP JP27378186A patent/JPS63127155A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63127155A (ja) | 1988-05-31 |
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