文 部 科 学 省 ナノテクノロジープラットフォーム 微 細 構 造 解 析 プラットフォーム 産 総 研 先 端 ナノ 計 測 施 設
産 総 研 先 端 ナノ 計 測 施 設 (ANCF)の 概 要 産 総 研 では 国 内 の 産 業 力 強 化 と 新 産 業 創 出 の 先 導 や 社 会 イノベーションへの 貢 献 を 目 指 して 先 端 計 測 分 析 技 術 の 開 発 を 実 施 しています 開 発 した 先 端 計 測 装 置 や 技 術 を 先 端 ナノ 計 測 施 設 (ANCF)にて 公 開 しています 公 開 装 置 と 測 定 対 象 例 陽 電 子 プローブマイクロアナライザー (PPMA) ガスバリア 膜 や 分 離 膜 の 分 子 間 空 隙 半 導 体 中 の 格 子 欠 陥 超 伝 導 蛍 光 収 量 X 線 吸 収 微 細 構 造 分 析 装 置 (SC-XAFS) パワーエレクトロニクス 材 料 中 の 微 量 ドーパント 可 視 - 近 赤 外 過 渡 吸 収 分 光 計 測 装 置 有 機 太 陽 電 池 や 有 機 機 能 性 分 子 (VITA) リアル 表 面 プローブ 顕 微 鏡 (RSPM) 摩 擦 摩 耗 低 減 のためのオイル 中 金 属 材 料 表 面 文 化 財 の 繊 維 断 面 固 体 NMR 装 置 (SSNMR) 固 体 触 媒 材 料 ゴム 材 料 環 境 負 荷 低 減 アモルファス 材 料 超 伝 導 検 出 器 搭 載 イオン 価 数 弁 別 質 量 分 析 装 置 生 体 関 連 高 分 子 (CDMS) 極 端 紫 外 光 光 電 子 分 光 装 置 (EUPS) 半 導 体 材 料 白 金 ナノ 粒 子 触 媒 などの 最 表 面 原 子 層 の 電 子 物 性 ANCFは 文 部 科 学 省 ナノテクノロジープラットフォーム 事 業 の 微 細 構 造 解 析 プラットフォーム に 参 画 し 幅 広 い 計 測 要 望 に 対 応 しています プラットフォーム 参 画 の 他 機 関 のTEMなどの 原 子 ス ケールのイメージング( 木 を 見 るナノ 計 測 分 析 )と 比 較 して ANCFでは 原 子 欠 陥 や 特 定 の 元 素 の 回 りの 原 子 配 位 といった 平 均 として 得 られるナノ 情 報 を 提 供 します( 森 を 見 るナノ 計 測 分 析 ) ANCFの 先 端 計 測 機 器 技 術 は 産 総 研 イノベーション 創 出 機 器 共 用 プラットフォーム(IBEC)の 制 度 の 下 で 企 業 や 大 学 などの 研 究 開 発 者 や 技 術 者 に 対 して 公 開 し ご 利 用 いただいています ナノ テクノロジープラットフォーム 事 業 では 成 果 公 開 が 原 則 ですが 特 許 や 論 文 発 表 のためなどの 理 由 が あれば 最 大 2 年 間 の 公 開 猶 予 も 可 能 です また 産 総 研 自 主 事 業 として 成 果 非 公 開 に 展 開 することも 可 能 です また 資 金 的 支 援 制 度 として ナノテクノロジープラットフォームの 研 究 設 備 の 試 行 的 利 用 事 業 や 産 総 研 独 自 の 連 携 千 社 の 会 や 中 小 企 業 割 引 制 度 などの 支 援 制 度 をご 利 用 いただく ことも 可 能 です
研 究 支 援 の 形 態 利 用 料 金 について 2015 年 度 時 間 利 用 単 価 表 ( 円 /1 時 間 ) 装 置 名 成 果 公 開 の 場 合 技 術 代 行 機 器 利 用 技 術 補 助 成 果 非 公 開 の 場 合 技 術 代 行 機 器 利 用 技 術 補 助 陽 電 子 プローブマイクロアナライザー(PPMA) 16,100 18,100 29,000 34,000 超 伝 導 蛍 光 収 量 X 線 吸 収 微 細 構 造 分 析 装 置 (SC-XAFS) 14,900 16,900 25,000 30,000 ナノ 秒 可 視 近 赤 外 蛍 光 寿 命 計 測 装 置 (VITA) 5,900 7,900 10,600 15,600 ナノ 秒 可 視 近 赤 外 過 渡 吸 収 分 光 装 置 (VITA) 8,400 10,400 15,100 20,100 この 他 に 企 業 等 の 方 が 来 所 して 実 験 する 場 合 は 人 頭 経 費 (2000 円 / 人 日 )が 必 要 です 成 果 非 公 開 ではさらに 間 接 経 費 (15%)が 掛 かります ピコ 秒 可 視 蛍 光 寿 命 計 測 装 置 (VITA) 5,400 7,400 12,100 17,100 ピコ 秒 可 視 近 赤 外 過 渡 吸 収 分 光 装 置 (VITA) 8,000 10,000 14,700 19,700 リアル 表 面 プローブ 顕 微 鏡 群 1(RSPM) (JSPM5400 他 改 造 ) リアル 表 面 プローブ 顕 微 鏡 群 2(RSPM) (SII RIBM 他 改 造 付 帯 装 置 ) 10,800 12,800 15,800 20,800 16,900 18,900 25,300 30,300 固 体 NMR 装 置 (600MHz)(SSNMR) 5,600 7,600 10,300 15,300 固 体 NMR 装 置 (200MHz)(SSNMR) 5,600 7,600 10,300 15,300 固 体 NMR 装 置 (20MHz)(SSNMR) 4,900 6,900 8,200 13,200 超 伝 導 検 出 器 搭 載 イオン 価 数 弁 別 二 重 収 束 質 量 分 析 装 置 (CDMS) 超 伝 導 検 出 器 搭 載 イオン 価 数 弁 別 ESI TOF 質 量 分 析 装 置 (ESI-TOF) 10,800 12,800 17,500 22,500 10,800 12,800 17,500 22,500 極 端 紫 外 光 光 電 子 分 光 装 置 (EUPS) 14,400 16,400 21,100 26,100 装 置 の 改 造 が 必 要 な 場 合 には 追 加 料 金 が 掛 かる 場 合 が あります 課 金 総 額 に 消 費 税 が 掛 かります リアル 表 面 プローブ 顕 微 鏡 群 (RSPM)につきましては 1 試 料 あたりの 単 価 設 定 ( 標 準 的 な 測 定 )もありますので 詳 細 はご 相 談 ください
陽 電 子 プローブマイクロアナライザー (PPMA) 陽 電 子 ビームを 物 質 中 に 入 射 し 陽 電 子 寿 命 を 計 測 することで 試 料 ( 特 に 薄 膜 や 表 面 近 傍 )の 原 子 ~ナノレベルの 欠 陥 空 隙 を 測 定 します 評 価 対 象 : 金 属 半 導 体 高 分 子 材 料 中 の 原 子 サイズ 欠 陥 空 隙 の 評 価 ビームエネルギー:0.5keV~30keV 可 変 ( 分 析 深 さ: 表 面 ~ 数 マイクロ メートル) ビーム 径 :10マイクロメートル~12ミリメートル 鉄 鋼 材 料 の 水 素 脆 化 欠 陥 評 価 ゼオライト 高 分 子 ポリマー 中 の 空 隙 評 価 シリコンウエハの 欠 陥 評 価 (i) (ii) (iii) 陽 電 子 ビーム 走 査 範 囲 (i) 水 素 チャージ 無 弾 性 応 力 無 (ii) 水 素 チャージ 無 弾 性 応 力 有 (iii) 水 素 チャージ 有 弾 性 応 力 有 水 素 脆 化 評 価 のための 高 強 度 鋼 試 験 片 300 格 子 欠 陥 量 : 陽 電 子 寿 命 (ps) 250 200 150 (iii) 水 素 チャージ + 弾 性 応 力 による 欠 陥 生 成 を 確 認 (i) と (ii)で は 欠 陥 変 化 なし 100 0 5000 10000 15000 測 定 位 置 (μm) 陽 電 子 プローブマイクロアナライザー 欠 陥 分 布 測 定 結 果 超 伝 導 蛍 光 収 量 X 線 吸 収 微 細 構 造 分 析 装 置 (SC-XAFS) 高 感 度 高 分 解 能 の 超 伝 導 検 出 器 を 搭 載 した 蛍 光 X 線 収 量 X 線 吸 収 微 細 構 造 分 析 装 置 高 エネルギー 加 速 器 研 究 機 構 放 射 光 科 学 研 究 施 設 において 放 射 光 を 利 用 して 主 に 軽 元 素 の 局 所 構 造 電 子 状 態 を 測 定 します 蛍 光 X 線 エネルギー 分 解 能 : 10 ev @ O-Kα エネルギー 範 囲 :70 ev - 5000 ev (1 kev 以 下 は 超 伝 導 以 上 は 半 導 体 ) 光 子 計 数 率 : 0.5 Mcps 液 体 ヘリウムを 使 用 せず 自 動 冷 却 (0.3 K) 窒 素 注 入 SiC 材 料 の 窒 素 のまわりの 局 所 構 造 解 析 GaN 中 Mgドーパントの 局 所 構 造 解 析 超 伝 導 蛍 光 収 量 X 線 吸 収 微 細 構 造 分 析 装 置 400 ev measured C-site Si-site STJ 検 出 器 のエネルギー 分 解 能 SiCに 含 まれる 窒 素 ドーパント(300ppm)の 吸 収 スペクトル 分 析 例
可 視 - 近 赤 外 過 渡 吸 収 分 光 計 測 装 置 (VITA) 液 体 固 体 薄 膜 等 について 過 渡 吸 収 と 蛍 光 減 衰 挙 動 から 光 照 射 に よって 生 じた 電 荷 キャリアや 短 寿 命 励 起 状 態 の 特 性 を 測 定 します 可 視 から 近 赤 外 域 で サブピコ 秒 からナノ 秒 までの 過 渡 吸 収 と 蛍 光 寿 命 測 定 が4 台 の 装 置 により 可 能 です 時 間 分 解 能 : ~1 ns 励 起 波 長 : 250~1500 nm パルス 幅 100 fs ~150 ps 測 定 波 長 範 囲 : 250~5000 nm 有 機 系 ( 色 素 増 感 及 び 有 機 薄 膜 ) 太 陽 電 池 の 過 渡 吸 収 測 定 光 電 荷 分 離 と 電 子 カップリングの 相 関 解 明 有 機 半 導 体 の 光 化 学 特 性 評 価 光 触 媒 半 導 体 有 機 電 界 発 光 材 料 の 過 渡 吸 収 スペクトル 測 定 ピコ 秒 可 視 - 近 赤 外 過 渡 吸 収 分 光 装 置 OD (10-4 ) 0-1 -2 Neat : 0.129 µj/cm 2 励 Blend 起 光 : 650 nm 検 CHCl 出 光 3 :: 0.110 740 µj/cm nm 2 CHCl 3 and o-dcb : 0.103 µj/cm 2 (b) 0 1000 200 Delay time (ps) 有 機 薄 膜 太 陽 電 池 材 料 の 過 渡 吸 収 の 減 衰 挙 動 PL intensity (arb. units) 励 起 光 : 410 nm 検 出 光 : 770 nm 0 10 20 30 40 50 Time (ns) 有 機 無 機 ペロブスカイト 太 陽 電 池 材 料 の 蛍 光 減 衰 挙 動 リアル 表 面 プローブ 顕 微 鏡 (RSPM) 形 状 機 械 物 性 電 位 等 の 測 定 について 溶 液 中 ガス 置 換 雰 囲 気 湿 度 制 御 環 境 高 真 空 超 高 真 空 雰 囲 気 での 計 測 が 可 能 です 大 面 積 ウエハー 等 を 大 型 試 料 をクローズ トループ 走 査 系 を 利 用 して 精 密 測 定 可 能 です 表 面 プローブ 顕 微 鏡 1(FMモードが 利 用 可 能 AFM 探 針 形 状 評 価 によるイメージ 補 正 が 可 能 ) 表 面 プローブ 顕 微 鏡 2( 各 種 環 境 制 御 カンチレバーのレーザー 励 起 リアルタイム 計 測 をサポート)と 前 処 理 装 置 ( 表 面 のクリーニング 断 面 作 成 等 ) 有 機 薄 膜 の 表 面 電 流 分 布 測 定 燃 料 電 池 材 料 の 弾 性 率 評 価 測 定 デバイスの 電 位 キャリアなどの 摩 擦 力 RSPM リアル 表 面 プローブ 顕 微 鏡 ナノマニピュレーションを 利 用 した 粒 子 の 剥 離 力 測 定
固 体 NMR 装 置 (SSNMR) 固 体 試 料 を 対 象 とし 局 所 構 造 およびダイナミクスを 原 子 分 子 レベルで 測 定 します 固 体 NMR 装 置 (600MHz):ワイドボア 固 体 高 分 解 能 測 定 二 次 元 スペクトル 測 定 多 核 種 対 応 拡 散 係 数 測 定 半 固 体 高 分 解 能 測 定 固 体 NMR 装 置 (200MHz):ワイドボア 固 体 高 分 解 能 測 定 二 次 元 スペクトル 測 定 多 核 種 対 応 静 止 試 料 測 定 固 体 NMR 装 置 (20MHz): 卓 上 型 プロトン 専 用 緩 和 時 間 測 定 拡 散 係 数 測 定 油 脂 の 結 晶 度 測 定 プローブ 分 子 を 用 いた 固 体 表 面 特 性 の 評 価 固 体 NMR 装 置 (20MHz) 固 体 NMR 装 置 (600MHz) 固 体 高 分 解 能 31 P NMRスペクトル 超 伝 導 検 出 器 搭 載 イオン 価 数 弁 別 質 量 分 析 装 置 (CDMS) イオンの 運 動 エネルギー 測 定 が 可 能 な 超 伝 導 分 子 検 出 器 を 搭 載 した 二 重 収 束 質 量 分 析 装 置 衝 突 反 応 セルを 装 備 し MS/MSが 可 能 です 運 動 エネルギー 測 定 により 中 性 フラグメントを 再 イオン 化 することなく 分 析 できます イオン 源 EI, FAB, CI 運 動 エネルギー 測 定 により イオンの 価 数 を 測 定 できる 例 えば N + とN 2 2+ (m/z=14) を 分 離 して 分 析 可 能 機 械 式 ヘリウム3 冷 凍 機 を 用 いて 簡 単 に 冷 却 でき 長 時 間 の 測 定 可 能 シリコーンの 分 子 量 測 定 ウイルスなど 巨 大 分 子 の 多 価 イオン 弁 別 質 量 スペクトル 測 定 超 伝 導 検 出 器 搭 載 イオン 価 数 弁 別 二 重 収 束 質 量 分 析 装 置 中 性 フラグメントの 質 量 スペクトル 超 伝 導 検 出 器 を 備 えた 中 性 フラグメント 測 定 装 置 の 模 式 図
極 端 紫 外 光 光 電 子 分 光 装 置 (EUPS) レーザー 生 成 プラズマ( 255.17eV パルス 幅 3nsec)を 光 源 とし 飛 行 時 間 法 で 電 子 分 光 する 世 界 で 唯 一 の 光 電 子 分 光 装 置 です 試 料 最 表 面 原 子 層 (0.5 nm 程 度 )の 電 子 状 態 を 分 析 絶 縁 薄 膜 有 機 薄 膜 を 帯 電 させること 無 く 測 定 半 導 体 のバンド 曲 がり 二 次 電 子 スペクトルのカットオフにより 真 空 準 位 を 評 価 プラズマディスプレイの 電 極 保 護 絶 縁 膜 の 極 微 量 汚 染 評 価 触 媒 金 属 ナノ 粒 子 表 面 の 汚 染 度 低 効 率 評 価 触 媒 表 面 の 活 性 金 属 の 価 電 子 帯 スペクトル 評 価 材 料 表 面 のπ σ 電 子 の 識 別 など 電 子 雲 の 傾 斜 角 評 価 EUPS 装 置 Intensity 0.15 0.10 0.05 炭 素 担 持 Pt 触 媒 の 光 電 子 スペクトル Pt4fのオージェから 求 めた Pt 原 子 の 価 電 子 帯 構 造 信 号 強 度 500 400 300 200 100 n-si 5nm SiO 2 n-si 0.00 25 20 15 10 5 0-5 Binding energy (ev) 炭 素 担 持 Pt 触 媒 のPt4fのオージェスペクトル 3nm SiO 2 0 1 2 3 4 5 二 次 電 子 の 運 動 エネルギー(eV) 二 次 電 子 スペクトル お 問 い 合 わせ 先 など 公 開 機 器 や 機 器 利 用 申 請 の 詳 細 は ANCFホームページをご 覧 ください ご 要 望 等 はお 気 軽 に ANCF 事 務 局 までご 相 談 ください 機 器 群 を 見 学 いただくことも 可 能 です ANCF 公 開 機 器 のご 利 用 を 検 討 されている 方 は 下 記 の 先 端 機 器 共 用 イノベーションプラット フォームのホームページにアクセスいただき 会 員 登 録 とユーザー 登 録 の 後 事 前 相 談 申 請 を お 願 い 致 します 産 総 研 のナノ 計 測 関 連 機 器 を 御 活 用 いただけますよう よろしくお 願 い 致 します お 問 い 合 わせ 先 産 業 技 術 総 合 研 究 所 先 端 ナノ 計 測 施 設 (ANCF 事 務 局 ) ancf-contact-ml@aist.go.jp https://unit.aist.go.jp/rima/nanotech/index.html お 申 込 み 先 産 業 技 術 総 合 研 究 所 先 端 機 器 共 用 イノベーション プラットフォーム(IBEC) ibec_info-ml@aist.go.jp http://open-innovation.jp/ibec/
国 立 研 究 開 発 法 人 産 業 技 術 総 合 研 究 所 先 端 ナノ 計 測 施 設 ANCF 事 務 局 ancf-contact-ml@aist.go.jp 2015.11