北海道大学 研究シーズ集

Information and Communication

電子顕微鏡内での電気特性と構造変化の同時観察

◎共同研究者

電気的特性と構造変化の関連を評価でき、信頼性確立に有効

電子顕微鏡内に電子デバイス片を配置し、これに可動プローブ電極を当て、電気特性を評価しながら、電子顕微鏡による観察を可能に。サンプル側電極にMOSFETを搭載し、過剰電流を抑制可能に。電気特性と構造変化の相関を評価し、故障原因究明などに有効。

研究の内容

本研究による電子顕微鏡その場観察システムは、可動プローブ2本とサンプル固定部を電極とした3端子のデバイス測定が可能です。サンプルホルダーには、浮遊容量による過剰電流が流制限するためのMOSトランジスタを挿入してあります。
実用化に近い、微細電子デバイスには、相変化メモリや抵抗変化メモリなど、抵抗変化に伴っての構造変化が予測されているデバイスがあります。微細デバイスは、動作速度が速い上に、構造がナノスケールであるため、抵抗変化が引き起こされるメカニズムの確認が困難です。本システムは、この評価を可能にするとともに、信頼性確保のための不良動作原因などの調査に有効です。加えて、今後期待されるナノ構造機能デバイス、例えばナノマシンやナノ構造2次電池などの動作機能の確認や不良原因の評価などを効果的に行うことを可能にします。

  • 図1 評価用サンプルホルダー

  • 図2 電子顕微鏡内でのデバイス評価イメージ

社会実装への可能性

  • ・微細ナノデバイスの動作確認
  • ・相変化メモリの機能確認
  • ・抵抗変化メモリの動作原理解明
  • ・ナノマシンなどの動作確認

産業界や自治体等へのアピールポイント

ナノ構造デバイスでは、サイズの小さいことが原因となり、詳細な構造と特性の関係の評価が難しくなってきており、動作原理の確認や信頼性評価が困難になってきています。本シーズは、これらを解決するKeyとなる評価システムです。

2018/4/3公開