走査型プローブ顕微鏡分析（SPM）とは

走査型プローブ顕微鏡分析はSPM（Scanning Probe Microscope）と略されます。先端を尖らせた探針を用いて、物質の表面をなぞるように動かして表面の形状や物理特性、電気特性をナノスケールで観察する顕微鏡の種類です。表面を観察する際、微少な電流（トンネル電流）を利用する走査型トンネル顕微鏡（STM）、原子間力を利用する原子間力顕微鏡（AFM）など、数多くの種類があります。

試料に電場や磁場を印加したり、光を照射、または冷却・加熱により試料温度を変化させる機構、真空状態にする装置を併用して、観察を行います。

光の波長に依存する光学顕微鏡に比べて空間分解能が非常に高く、超高真空中では、AFMやSTMは原子以下のレベルの表面凹凸を観察できます。また、大気中での測定を目的としたものは電子顕微鏡などに比べて装置が特に小型で安価であるため、表面観察のときはAFMがよく利用されます。

走査型プローブ顕微鏡（SPM）の種類は次の通りです。

原子間力の局所物性評価SPMの種類

• 原子間力顕微鏡（AFM）：試料と探針の原子間にはたらく力を検出

磁気的な局所物性評価SPMの種類

• 走査型磁気力顕微鏡（MFM）：強磁性探針と試料間の磁気力から磁区構造を評価
• 走査型SQUID顕微鏡：超伝導量子干渉計（SQUID）をプローブとし、試料表面の磁束を評価
• 走査型ホール素子顕微鏡（SHPM）：ホール素子をプローブとし、試料表面の磁場を検出

電気の局所物性評価SPMの種類

• 走査型トンネル顕微鏡（STM）：流れるトンネル電流から表面の原子レベルの電子状態、構造などを観測
• 走査型ケルビンプローブフォース顕微鏡（KFM）：電圧を印加して表面電位を評価
• 走査型マクスウェル応力顕微鏡（SMM）：プローブに交流電圧を印加し、表面電位を評価
• 静電気力顕微鏡：パルス電圧を印加し、静電気力を評価
• 走査型圧電応答顕微鏡（PFM）：試料に交番電界を印加した時の微小な変形から圧電特性を評価
• 走査型非線形誘電率顕微鏡（SNDM）：プローブに共振回路を接続し、試料に交番電界を印加した時の共振周波数の変化から非線形誘電率を評価

光学的な局所物性評価SPMの種類

• 走査型近接場光顕微鏡（SNOM）：プローブ先端から近接場光を印加して複素透過率を評価

JIS K0132

走査電子顕微鏡試験方法通則

JIS K0147-2

表面化学分析-用語-第2部：走査型プローブ顕微鏡に関する用語