第 2 章 結晶成長および評価技術
2.5 原子間力顕微鏡
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(Spectra-Physics 製 Millenia)による励起で発振を実現している。レーザの繰り返し周波
数は 80±0.5MHz、パルス幅は 100fsである。PL信号の検出は、ストリークカメラ(streak
camera) (Hamamatsu Photonics 製M5675(S-1))を用いた。測定時は、励起光を光トリガ ユニット(optical trigger unit)に入射させ、パルスレーザと同期したトリガ信号をディレ イジェネレータ(delay generator)を介してストリークカメラへ入力し、ストリークカメ ラと励起光のタイミングを合わせる。一方で、光トリガユニットを 通過した励起光は、
クライオスタット内の試料に入射 され、試料にて発生した発光を 、分光器を通したス トリークカメラにより受光する。
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より、試料の凹凸を検出することができる。カンチレバーと試料表面との間には van der
Waals 力や静電気力などの原子間力が発生し、この力を一定に保つようカンチレバーと
試料の距離を制御し、試料表面を走査することで、試料の表面形状を三次元的に観察 できる。測定にはタッピングモード (tapping mode)を用いた。タッピングモードは、
カンチレバーを共振周波数近傍で一定となるように上下させ走査 させる方法で、原子 レベルでの観察する方法である[30]。図 2.13にAFMの原理図を示す。カンチレバーは 試料の凹凸により振幅が変化し、この変化 量はカンチレバー先端に照射したレーザ光 によって検出される。レーザ光はカンチレバー先端で反射され、ミラーを経由してフ ォトダイオードに入射される。フォトダイオードは四分割されており、カンチレバー の変化量が光強度として取り出される。この光強度信号は試料ステージを駆動してい
るピエゾ(piezo)素子に伝えられ、カンチレバーの振幅が一定になるように試料ステー
ジを上下に動かしている。このピエゾ素子に加わる信号と表面内を走査するときの位 置情報から試料表面の凹凸情報が得られる。
本論文では、主に結晶成長後の表面形態の観察 にAFM(SII SPA-400)を用いた。加え て 第 4 章 に お け る 量 子 ド ッ ト(QD)の 密 度 お よ び 形 状 把 握 の た め 、 観 察 像 を 分 水 嶺
(watershed)法を用いたプログラムソフト Gwyddion[31]により解析した。
または、dynamic force mode: DFMとも呼ばれる。
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http://gwyddion.net/ (2014/10/25).33