株式会社東陽テクニカ
株式会社東京インスツルメンツ
メガニクス株式会社
ダイトロン株式会社

【2021年版】ケルビンプローブ4選 / メーカー10社一覧

ケルビンプローブのメーカー10社を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。


目次


ケルビンプローブとは

ケルビンプローブとは仕事関数を測定する手法

ケルビンプローブ法とは顕微鏡の測定手法の一つです。試料表面に金属製のプローブを近づけて試料とプローブの間の仕事関数の差に起因する接触電位差を測定します。仕事関数が既知のプローブを用いることで試料表面の仕事関数を求めることができます。

薄膜の仕事関数はデバイスの特性解析に有用な物性値

試料表面の仕事関数は薄膜の膜質や不純物の有無によって変化します。太陽電池やセンサーにおいて薄膜の膜質や高次構造はデバイスの特性に影響を与える可能性があります。種々の条件で成膜した薄膜をケルビンプローブ法で測定することで膜構造と特性の相関解析などを行うことができます。

ケルビンプローブの使用用途

ケルビンプローブは太陽電池やELデバイスで有用

ケルビンプローブを用いた測定は金属、半導体材料で用いられることが多いです。シリコン太陽電池や有機薄膜太陽電池、有機EL、電極表面の解析でケルビンプローブを用いた測定が行われます。ケルビンプローブでは表面の仕事関数をマッピングすることが可能となるため、顕微鏡で測定した表面の画像と合わせて解析を行います。

ケルビンプローブ法で金属の腐食箇所の特定も可能

またケルビンプローブ法で仕事関数のマッピングを行うことで金属の腐食部分の特定も行うことが可能です。腐食等の化学変化が起こった箇所では仕事関数が変化しているため、試料のどこで予期せぬ反応が起こっているかマッピングすることが可能になります。

ケルビンプローブの原理

ケルビンプローブは試料表面とプローブの電子移動を利用する手法

ケルビンプローブ法は原子間力顕微鏡(AFM)を応用した測定手法であり、マイクロメートルのオーダーの空間分解能を持っています。ケルビンプローブ法では金属製のプローブを試料表面に接触させます。試料表面にプローブが接触したときに電子の移動が起こり、フェルミ準位が変化するため試料表面の電位が変化します。この電位の変化量はプローブと試料の仕事関数に依存する値であるため、仕事関数が既知のプローブを用いることで試料表面の仕事関数を求めることができます。試料全体に対してプローブを接触させることで、薄膜内の仕事関数をマッピングすることが可能となり、仕事関数の変化から腐食や膜質の変化が起こっている箇所を特定することができます。

ケルビンプローブは有機、無機材料関係なく非破壊で測定可能

ケルビンプローブ法では試料を非破壊で測定することが可能です。また有機物、無機物いずれの薄膜でも測定が可能です。そのため多層膜の断面で各層の仕事関数を測定したり、薄膜成長過程での仕事関数の測定を行うこともあります。その他、表面の仕事関数の変化から触媒表面で起こる化学反応解析など、物理化学の基礎的な研究に用いられることもあります。

参考文献
https://www.tokyoinst.co.jp/products/detail/work_function_surface_potential_measurement/KT01/index.html
https://www.toyo.co.jp/material/products/detail/skp470.html
http://microscopy.or.jp/jsm/wp-content/uploads/publication/kenbikyo/47_1/pdf/47-1-18.pdf

ケルビンプローブのメーカー情報

ケルビンプローブのメーカー10社一覧


ケルビンプローブのメーカーランキング

社員数の規模

  1. 1 メガニクス株式会社
  2. 2 株式会社シー・シー・ピー・ジャパン
  3. 3 理研計器株式会社

設立年の新しい会社

  1. 1 株式会社シー・シー・ピー・ジャパン
  2. 2 日本セミラボ株式会社
  3. 3 株式会社精研

歴史のある会社

  1. 1 理研計器株式会社
  2. 2 ダイトロン株式会社
  3. 3 株式会社東陽テクニカ

ケルビンプローブ4選

フェルミ準位測定器

理研計器株式会社

特徴

フェルミ準位測定器はケルビンプローブと呼ばれる電位差計によって接触電位差を測定し、その値からフェルミ準位を求める装置です。

フェルミ準位は物質ごとに決まった値を持っており、異なる物質を接触させるとフェルミ準位の値が等しくなるまで電荷の移動が起こり、電位差が発生します。

2つの導体を通電しコンデンサーの様に用いることで、フェルミ準位の差によって発生する電位差により電気が蓄えられるため、ケルビンプローブはこの接触電位差を測定することができるのです。

理研計器株式会社の会社概要

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SKP 走査型ケルビンプローブシステム

株式会社東陽テクニカ SKP 走査型ケルビンプローブシステム 画像出典: 株式会社東陽テクニカ公式サイト

特徴

SKP 走査型ケルビンプローブシステムは試料とタングステンプローブとの間の仕事関数差を測定し、試料の表面電位を測定する装置です。

測定環境が安定して、再現性の良い測定を実現します。

回路が接触するとフェルミ準位が一致するまで電荷の移動が起こり、これによって発生する電位差と相関にある仕事関数が求められます。

サンプルへの負荷が無く、仕事関数や表面の電位分布を観察したい場合に適したケルビンプローブシステムです。

株式会社東陽テクニカの会社概要

  • 会社所在地: 東京都中央区八重洲1丁目1番6号
  • URL: https://www.toyo.co.jp
  • 創業: 1953年
  • 従業員数: 485人

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走査型ケルビンプローブシステム(SKPシリーズ)

株式会社東京インスツルメンツ 走査型ケルビンプローブシステム(SKPシリーズ) 画像出典: 株式会社東京インスツルメンツ公式サイト

特徴

SKPシリーズはケルビンプローブ法によって仕事関数を測定し表面電位をマッピングできる装置です。

大気中において非破壊・非接触で測定することが可能で、電極や薄膜の均一性を測定したり、半導体材料などの特性を評価したりすることができます。

また、仕事関数や表面電位の変化を測定することで、金属表面の腐食状態などを2次元的に測定することも可能です。

使用用途としては有機EL材や薄膜の評価、太陽電池材料の仕事関数測定などに用いられます。

株式会社東京インスツルメンツの会社概要

  • 会社所在地: 東京都江戸川区西葛西6丁目18番14号T.I.ビル
  • URL: https://www.tokyoinst.co.jp
  • 創業: 1981年
  • 従業員数: 43人

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仕事関数測定器

ダイトロン株式会社 仕事関数測定器 画像出典: ダイトロン株式会社公式サイト

特徴

仕事関数測定器は太陽電池や高分子ポリマー、有機ELなど、半導体表面の吸着状態や金属腐食状態をケルビン法を用いた仕事関数によって測定する装置です。

高分解能な上に、10秒以内に1つの測定を完了することが可能で、従来の測定よりも大幅に効率化され測定時間を短縮できます。

試料上のチップが振動して測定されますが、非接触である点も優れています。

走査型ケルビンプローブには試料の移動距離に応じて2つの型があり、大気測定と真空対応の二種類が存在します。

ダイトロン株式会社の会社概要

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