JP2011220925A - 電位分布測定方法及び電位分布測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】台座5を介して対向して配置された対向電極7と絶縁膜2との間に、測定試料6を絶縁膜2に接触するように配置し、走査型プローブ顕微鏡のプローブ1により、前記絶縁膜の表面電位分布を測定することで、前記測定試料の表面の電位分布を間接的に測定する。
【選択図】図1
Description
本発明における第1の実施の形態における電位分布測定装置を、図1の概略図を用いて説明する。図1(a)は上面図であり、図1(b)は断面図である。
絶縁膜2の抵抗率は、1E+8Ωcm以上で以上で1E+16Ωcm以下、より好ましくは1E+10Ωcm以上で1E+16Ωcm以下が好適に用いられる。抵抗率が1E+8Ωcm以下では試料表面の電荷がリークする速度が早くなるため、測定中に試料の表面電位が徐々に低下する可能性がある。また抵抗率が1E+16Ωcmよりも大きいと絶縁膜に微小電流がほとんど流れないため、抵抗率が測定できない。
C=εA/d (式1)
Q=CV (式2)
前記(式1)(式2)から、絶縁膜の膜厚(d)が厚くなるほど容量(C)は小さくなり電圧(V)は大きくなる。そのため絶縁膜による測定電圧への寄与率が大きくなることが分る。従って試料と絶縁膜の誘電率(ε)が近い値であれば絶縁膜の膜厚は試料の厚さの50%以下、好ましくは試料の厚さの10%以下が良い。試料と絶縁膜の誘電率が大きく違う場合は測定電圧への寄与を考慮して膜厚を決定すべきである。膜厚のバラツキは電位測定誤差要因となるため、できるだけ均一である必要があり、バラツキは膜厚の5%以下が好ましい。
支持枠3は規準電位を印加できる構造とするために導電性材料である必要がある。絶縁膜2を乗せる支持枠の形状はメッシュ状、単ホール状、ライン状等の形状が考えられるが、試料や測定の目的などにより適宜選択できる。絶縁膜2の厚みが非常に薄い場合は支持枠3への固定や剥離が困難になるので、マイクロメッシュ付きの支持枠が好ましい。
台座5は支持枠3と対向電極の間を絶縁することのできる絶縁材料であり、ポリエチレン樹脂等の材料を使用することができる。また、台座5は支持枠と一体であっても良いし、あるいは対向電極7と一体であってもよい。台座5により絶縁膜と対向電極は略平行に保持される。
まず、測定試料6を、台座5と対向電極7と絶縁膜2とにより形成された空間に配置する。測定試料6の表面と絶縁膜2とは接している必要があり、測定試料6の表面と対向電極とは接していることが望ましい。次に、電源8によりプローブ1と対向電極7の間に交流を印加する。この時の電圧は1V〜25V、周波数は使用するプローブの共振周波数よりも1KHzから5KHz程度低波数帯に設定する。交流を印加した状態でプローブ1を絶縁膜2に近接させ、測定試料6の表面を走査する。走査中は、測定試料6の表面の電位が絶縁膜2を介してプローブ1に伝わり、プローブ1と絶縁膜の間に電位差が発生する。この発生した電位差がゼロになるように直流電源9により、プローブ1と対向電極の間に逆バイアスを印加する。そのときの逆バイアスの電圧値を測定し、測定試料6の表面の電位とする。
実施例1にける測定資料であるトナー微粒子を、絶縁膜3には用いず子間力顕微鏡のKFMモードで電位分布及び表面形状を測定した。その結果、試料の凹凸により、プローブが稼動範囲を超えてしまい、測定領域において安定した測定できなかった。また、帯電した微粒子がプローブに付着するなどの問題も生じ、その場合には測定不能となった。
2 絶縁膜
3 支持枠
5 台座
6 測定試料
7 対向電極
8 交流電源
9 直流電源
10 溶液
Claims (4)
- 走査型プローブ顕微鏡により測定試料の電位分布を測定する方法であって、台座を介して対向して配置された対向電極と絶縁膜との間に、前記測定資料を前記絶縁膜に接触するように配置し、前記走査型プローブ顕微鏡のプローブにより、前記絶縁膜の表面電位分布を測定することで、前記測定試料の表面の電位分布を間接的に測定することを特徴とする電位分布測定方法。
- 前記絶縁膜の表面電位分布を測定は、前記原子間力顕微鏡のプローブと前記対向電極の間に交流を印加し、交流を印加した状態で、前記プローブを前記測定試料の表面を走査させ、走査中に前記プローブと前記絶縁膜表面の電位差がゼロとなるように逆バイアスを印加し、該逆バイアスの電圧値を測定していることを特徴とする請求項1に記載の電位分布測定方法。
- 前記測定資料は、溶液を含むあるいは溶液中の試料であり、前記測定資料は前記台座、絶縁膜および対向電極により形成された閉空間に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の電位分布測定方法。
- 原子間力顕微鏡により測定試料の電位分布を測定する電位分布測定装置において、台座と、該台座を介して対向して配置された対向電極、及び絶縁膜とにより、測定試料を配置する空間が形成されており、前記原子間力顕微鏡のプローブと前記対向電極の間に交流を印加する電源と、逆バイアスを印加する直流電源を有することを特徴とする電位分布測定装置。
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JP2010092213A JP2011220925A (ja) | 2010-04-13 | 2010-04-13 | 電位分布測定方法及び電位分布測定装置 |
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CN108445310A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-08-24 | 沈阳工业大学 | 一种聚合物表面电荷与陷阱能级特性测量装置及方法 |
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- 2010-04-13 JP JP2010092213A patent/JP2011220925A/ja active Pending
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CN108445310B (zh) * | 2018-06-05 | 2023-10-27 | 沈阳工业大学 | 一种聚合物表面电荷与陷阱能级特性测量装置及方法 |
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