JP2005308652A - Probe for probe microscope and its manufacturing method, probe microscope, needle-shaped body and its manufacturing method, and electronic element and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、プローブ顕微鏡探針及びその製造方法並びにプローブ顕微鏡並びに針状体及びその製造方法並びに電子素子及びその製造方法に関し、例えば、電荷密度波ナノ構造体を用いた新規なデバイスの作製や生体高分子の構造決定、さらには半導体素子などに用いて好適なものである。 The present invention relates to a probe microscope probe and a manufacturing method thereof, a probe microscope, a needle-like body and a manufacturing method thereof, an electronic element and a manufacturing method thereof, for example, a novel device using a charge density wave nanostructure and a living body It is suitable for use in determining the structure of a polymer, and further in semiconductor devices.
金属などの導体中の伝導電子が巨視的な量子コヒーレント状態になるのは、超伝導、電荷密度波(CDW)、量子ホール液体の3例しかない。外部からの操作なしでは前2者であるといっても過言ではない。特に、CDW体は室温で相転移を示すので、実用上、CDW巨視的量子位相を利用した素子並びに計測デバイスが半導体テクノロジーを超える潜在性を有しており注目されている。最近、こうした背景の下、CDW3端子電界・電流駆動素子、フェムト秒領域のメモリ素子などが考案され、それぞれ新しい量子機能素子として新たな効果が実証されている(例えば、非特許文献1)。
CDWナノ構造体を用いたデバイスの作製にはその評価を行うためのツールが不可欠と考えられるが、本発明者らの知る限り、これまで、有効なツールについての具体的な提案は何らなされていないのが実情である。
そこで、この発明が解決しようとする課題は、電荷密度波の巨視的量子位相情報を積極的に活用することで電荷密度波ナノ構造体の解析や生体高分子の構造の決定などを高精度で行うことができ、しかも小型に構成することができる電荷密度波量子位相顕微鏡などのプローブ顕微鏡並びにこれに用いて好適なプローブ顕微鏡探針及びその製造方法を提供することにある。
この発明が解決しようとする他の課題は、より一般的には、上記のプローブ顕微鏡探針を含む各種の針状体及びその製造方法並びに電子素子及びその製造方法を提供することにある。
Tools for performing the evaluation using the CDW nanostructure are considered indispensable. However, as far as the present inventors know, there have been no specific proposals for effective tools. There is no actual situation.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is that the macroscopic quantum phase information of the charge density wave is actively used to analyze the charge density wave nanostructure and determine the structure of the biopolymer with high accuracy. An object of the present invention is to provide a probe microscope such as a charge density wave quantum phase microscope that can be performed in a small size, a probe microscope probe suitable for use in the probe microscope, and a method for manufacturing the probe microscope.
Another problem to be solved by the present invention is, more generally, to provide various needle-like bodies including the probe microscope probe described above, a manufacturing method thereof, an electronic device, and a manufacturing method thereof.
本発明者らは、上記課題を解決するために、理論的に設計されたCDWナノ構造体を積極的に物質科学の立場から創製し、これらの物質が外部刺激を受けた際に生ずる電気・弾性・光学的性質の変化を明らかにしながら応用への展開を図ることを考えた。特に、CDWの巨視的量子位相情報を積極的に活用し、小型で高性能な顕微鏡の開発を目指すこととした。これは、CDWナノ構造体を用いたデバイスの作製に不可欠なツールであるばかりでなく、DNAに代表される生体高分子の構造決定や量子位相情報を用いた量子コンピューターの開発などに大きな発展をもたらすものとなり得る。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have actively created theoretically designed CDW nanostructures from the standpoint of material science, and the electrical / electricity generated when these materials are subjected to external stimuli. We thought about developing applications while clarifying changes in elastic and optical properties. In particular, the CDW's macroscopic quantum phase information was actively used to develop a compact and high-performance microscope. This is not only an indispensable tool for fabrication of devices using CDW nanostructures, but also has made significant progress in the determination of the structure of biopolymers typified by DNA and the development of quantum computers using quantum phase information. It can be brought.
一方、CDWは不純物や試料端の影響でピン止めされているが、しきい電場以上の電場を印加するとスライディングを起こし、電気伝導に寄与する。このCDWのスライディングは電子の集団的な並進運動であり、低次元導体に特徴的な現象である。CDWがピン止めポテンシャル中をスライディングすることにより、CDWの運ぶ直流電流成分に比例した振動数の交流電流、すなわち狭帯域信号(narrow band signal:NBS)(狭帯域雑音(narrow band noise :NBN)とも呼ばれる)が生ずる。すなわち、しきい電場以上の電場を印加したときに流れる過剰電流部分をJCDW 、上記のNBSの振動数をνNBS とすると、νNBS ∝JCDW である。よって、しきい電場の変化はこのNBSの振動数νNBS を測定することにより高精度で測定することが可能である。このしきい電場はCDW結晶に生ずるわずかな応力によって変化するので、CDWの針に電極を付けてNBSを測定するだけで、原子間力顕微鏡(AFM)を越える機能を持つ高精度な顕微鏡を作ることができる。例えば、長さが100nmの針状CDW結晶を用いれば、周波数計の感度が1Hzとして、1pmの分解能を持つ顕微鏡の実現が可能である。また、例えばAFMにおいてカンチレバーの探針の変位はカンチレバーにレーザー光を照射することにより検出しているが、このCDW顕微鏡では、そのような光学系が不要となるため、非常に小型の構成とすることができる。このため、例えば、注射針のように生体に直接導入できるという大きな利点を持つ。 On the other hand, CDW is pinned by the influence of impurities and sample edges, but when an electric field higher than the threshold electric field is applied, sliding occurs and contributes to electrical conduction. This CDW sliding is a collective translational movement of electrons and is a phenomenon characteristic of low-dimensional conductors. When the CDW slides in the pinning potential, an alternating current having a frequency proportional to the direct current component carried by the CDW, that is, a narrow band signal (NBS) (narrow band noise (NBN)). Called) occurs. That is, if the excess current portion that flows when an electric field equal to or higher than the threshold electric field is applied is J CDW , and the above NBS frequency is ν NBS , ν NBS ∝ J CDW . Therefore, the change in the threshold electric field can be measured with high accuracy by measuring the frequency ν NBS of the NBS . Since this threshold electric field is changed by slight stress generated in the CDW crystal, a high-precision microscope having a function exceeding that of an atomic force microscope (AFM) can be created by simply attaching an electrode to the CDW needle and measuring NBS. be able to. For example, if a needle-like CDW crystal having a length of 100 nm is used, a microscope having a resolution of 1 pm can be realized with a frequency meter sensitivity of 1 Hz. Further, for example, in the AFM, the displacement of the probe of the cantilever is detected by irradiating the cantilever with laser light. However, this CDW microscope eliminates the need for such an optical system, and thus has a very small configuration. be able to. For this reason, for example, it has a great advantage that it can be directly introduced into a living body like an injection needle.
また、高純度で微小なCDW針状結晶では、試料の両端でのピン止め力が強め合うか弱め合うかは、CDWの波長λCDW と試料の長さとの兼ね合いで決まる。CDW針状結晶へのゲート電圧の印加による波長λCDW の変化とともにしきい電場は振動する。これは超伝導量子干渉計(SQUID)とまったく同様な振る舞いであり、電圧を測定する一種の量子干渉計となる。このしきい電場の変化をNBSの測定によって検出することにより、局所的な電場(電荷)を測定する高精度な顕微鏡を作ることが可能である。 In addition, in a high purity and minute CDW needle crystal, whether the pinning force at both ends of the sample is strengthened or weakened is determined by the balance between the CDW wavelength λ CDW and the sample length. The threshold electric field oscillates as the wavelength λ CDW changes due to the application of the gate voltage to the CDW needle crystal. This is exactly the same behavior as a superconducting quantum interferometer (SQUID), and is a kind of quantum interferometer that measures voltage. By detecting this change in the threshold electric field by NBS measurement, it is possible to make a highly accurate microscope for measuring the local electric field (charge).
一方、本発明者らは、種々実験を行った結果、電子ビームのようなエネルギービームの照射を利用して例えばSiからなる円錐体の先端に針状結晶を成長させようとする場合、円錐体の表面に成長原料を堆積させた後、この円錐体の先端部にエネルギービームを照射してもその先端部に針状結晶を成長させることは困難であるが、先端部から離れた部位にエネルギービームを照射すると、先端部に針状結晶を容易に成長させることができることを見出した。さらに、別の方法として、基体の表面に電子ビームのようなエネルギービームを選択的に照射し、この照射部位で基体の再結晶化を行うことにより、基体と結晶が連続した形で針状結晶を成長させることができることも見出した。これらの方法によりCDW針状結晶を成長させ、これを探針として用いることにより、CDWプローブ顕微鏡の実現が可能となる。また、他の物質の針状結晶を成長させ、これを探針として用いることにより、各種のプローブ顕微鏡の実現が可能となる。さらに、これらの方法により例えば針状半導体結晶を成長させることにより、微小な半導体素子を作ることが可能である。 On the other hand, as a result of various experiments, the present inventors have found that when an acicular crystal is grown on the tip of a cone made of, for example, Si using irradiation of an energy beam such as an electron beam, the cone It is difficult to grow a needle-like crystal on the tip of the cone after the growth material is deposited on the surface of the cone, but it is difficult to grow the tip of the cone. It was found that when irradiated with a beam, a needle-like crystal can be easily grown at the tip. Further, as another method, the surface of the substrate is selectively irradiated with an energy beam such as an electron beam, and the substrate is recrystallized at the irradiated portion, so that the base crystal and the crystal are continuously formed. I also found that I can grow. A CDW probe microscope can be realized by growing a CDW needle crystal by these methods and using it as a probe. In addition, various probe microscopes can be realized by growing a needle-like crystal of another substance and using it as a probe. Further, by growing, for example, acicular semiconductor crystals by these methods, it is possible to make a minute semiconductor element.
この発明は、上記の検討に基づいて案出されたものである。
すなわち、上記課題を解決するために、第1の発明は、
錐状または刃状の基体の表面に成長原料を堆積させ、上記基体の先端部からその側面に沿って所定距離離れた部位に上記基体が融解しない条件でエネルギービームを照射することにより、上記成長原料を用いて針状結晶を成長させることにより製造されたことを特徴とするプローブ顕微鏡探針である。
The present invention has been devised based on the above examination.
That is, in order to solve the above problem, the first invention
The growth material is deposited on the surface of a cone-shaped or blade-shaped substrate, and the growth is performed by irradiating an energy beam at a position away from the tip of the substrate along a side surface by a predetermined distance under a condition that the substrate does not melt. A probe microscope probe manufactured by growing a needle crystal using a raw material.
第2の発明は、
錐状または刃状の基体の表面に成長原料を堆積させ、上記基体の先端部からその側面に沿って所定距離離れた部位に上記基体が融解しない条件でエネルギービームを照射することにより、上記成長原料を用いて針状結晶を成長させるようにしたことを特徴とするプローブ顕微鏡探針の製造方法である。
The second invention is
The growth material is deposited on the surface of a cone-shaped or blade-shaped substrate, and the growth is performed by irradiating an energy beam at a position away from the tip of the substrate along a side surface by a predetermined distance under a condition that the substrate does not melt. A probe microscope probe manufacturing method characterized in that needle crystals are grown using a raw material.
第3の発明は、
錐状または刃状の基体の表面に成長原料を堆積させ、上記基体の先端部からその側面に沿って所定距離離れた部位に上記基体が融解しない条件でエネルギービームを照射することにより、上記成長原料を用いて針状結晶を成長させることにより製造された探針を有することを特徴とするプローブ顕微鏡である。
The third invention is
The growth material is deposited on the surface of a cone-shaped or blade-shaped substrate, and the growth is performed by irradiating an energy beam at a position away from the tip of the substrate along a side surface by a predetermined distance under a condition that the substrate does not melt. It is a probe microscope characterized by having a probe manufactured by growing a needle crystal using a raw material.
第4の発明は、
錐状または刃状の基体の表面に成長原料を供給しながら、上記基体の先端部からその側面に沿って所定距離離れた部位に上記基体が融解しない条件でエネルギービームを照射することにより、上記成長原料を用いて針状結晶を成長させることにより製造されたことを特徴とするプローブ顕微鏡探針である。
The fourth invention is:
By supplying a growth raw material to the surface of the cone-shaped or blade-shaped substrate, and irradiating an energy beam on a condition where the substrate is not melted at a predetermined distance along the side surface from the tip of the substrate, A probe microscope probe manufactured by growing a needle crystal using a growth material.
第5の発明は、
錐状または刃状の基体の表面に成長原料を供給しながら、上記基体の先端部からその側面に沿って所定距離離れた部位に上記基体が融解しない条件でエネルギービームを照射することにより、上記成長原料を用いて針状結晶を成長させるようにしたことを特徴とするプローブ顕微鏡探針の製造方法である。
The fifth invention is:
By supplying a growth raw material to the surface of the cone-shaped or blade-shaped substrate, and irradiating an energy beam on a condition where the substrate is not melted at a predetermined distance along the side surface from the tip of the substrate, A probe microscope probe manufacturing method characterized in that needle crystals are grown using a growth material.
第6の発明は、
錐状または刃状の基体の表面に成長原料を供給しながら、上記基体の先端部からその側面に沿って所定距離離れた部位に上記基体が融解しない条件でエネルギービームを照射することにより、上記成長原料を用いて針状結晶を成長させることにより製造された探針を有することを特徴とするプローブ顕微鏡である。
The sixth invention is:
By supplying a growth raw material to the surface of the cone-shaped or blade-shaped substrate, and irradiating an energy beam on a condition where the substrate is not melted at a predetermined distance along the side surface from the tip of the substrate, It is a probe microscope characterized by having a probe manufactured by growing a needle crystal using a growth material.
第7の発明は、
錐状または刃状の基体の表面に第1の成長原料を堆積させ、第2の成長原料を供給しながら上記基体の先端部からその側面に沿って所定距離離れた部位に上記基体が融解しない条件でエネルギービームを照射することにより、上記第1の成長原料及び上記第2の成長原料を用いて針状結晶を成長させることにより製造されたことを特徴とするプローブ顕微鏡探針である。
The seventh invention
The first growth material is deposited on the surface of the cone-shaped or blade-shaped substrate, and the second growth material is supplied, and the substrate does not melt at a position that is a predetermined distance along the side surface from the tip of the substrate. A probe microscope probe produced by growing an acicular crystal using the first growth material and the second growth material by irradiating an energy beam under conditions.
第8の発明は、
錐状または刃状の基体の表面に第1の成長原料を堆積させ、第2の成長原料を供給しながら上記基体の先端部からその側面に沿って所定距離離れた部位に上記基体が融解しない条件でエネルギービームを照射することにより、上記第1の成長原料及び上記第2の成長原料を用いて針状結晶を成長させるようにしたことを特徴とするプローブ顕微鏡探針の製造方法である。
The eighth invention
The first growth material is deposited on the surface of the cone-shaped or blade-shaped substrate, and the second growth material is supplied, and the substrate does not melt at a position that is a predetermined distance along the side surface from the tip of the substrate. A probe microscope probe manufacturing method characterized in that an acicular crystal is grown using the first growth material and the second growth material by irradiating an energy beam under conditions.
第9の発明は、
錐状または刃状の基体の表面に第1の成長原料を堆積させ、第2の成長原料を供給しながら上記基体の先端部からその側面に沿って所定距離離れた部位に上記基体が融解しない条件でエネルギービームを照射することにより、上記第1の成長原料および上記第2の成長原料を用いて針状結晶を成長させることにより製造された探針を有することを特徴とするプローブ顕微鏡である。
The ninth invention
The first growth material is deposited on the surface of the cone-shaped or blade-shaped substrate, and the second growth material is supplied, and the substrate does not melt at a position that is a predetermined distance along the side surface from the tip of the substrate. A probe microscope comprising a probe manufactured by growing an acicular crystal using the first growth material and the second growth material by irradiating an energy beam under conditions. .
第1〜第9の発明において、基体としては、エネルギービームの照射時に軟化しない程度に高い融点、例えば800℃以上の融点を有する物質からなるものが用いられる。錐状の基体は円錐状の基体のほか、三角錐状、四角錐状などの多角錐状の基体であってよく、最低限、先端部に向かって断面積が減少するものであればよい。エネルギービームとしては、例えば電子ビーム、イオンビーム、レーザービームなどを用いることができる。レーザービームとしては、エキシマーレーザー、YAGレーザー、Arレーザーなどによるレーザービームを用いることができる。このエネルギービームの断面形状は特に問わず、例えば円形、楕円形、矩形などであってよい。基体が錐状部を複数有するものである場合、エネルギービームとして偏平な矩形の断面形状を有するものを用い、これを複数の錐状部にまたがる形で照射することにより、これらの複数の錐状部に一括して針状結晶を成長させることが可能である。このような偏平な矩形の断面形状を有するエネルギービームは、例えば、レンズなどを含む光学系を用いてレーザービームを成形することにより容易に得ることができる。成長原料の堆積または供給には、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長(CVD)法、有機金属化学気相成長(MOCVD)法、分子線エピタキシー(MBE)法などの成膜法のいずれか、またはこれらを適宜組み合わせて用いることができる。エネルギービームの照射時には、一般的に、基体のエネルギービームの照射部位と先端部との間に、先端部を低温側として10℃/μm以上100℃/μm以下の温度勾配が存在する。針状結晶の太さは、必要に応じて決められるが、一般的には5nm以上1μm以下である。針状結晶は、酸化などを防止するため、好適には、真空中または水素ガス雰囲気中において成長させる。 In the first to ninth inventions, a substrate made of a substance having a melting point high enough not to be softened when irradiated with an energy beam, for example, a melting point of 800 ° C. or higher is used. The cone-shaped substrate may be a cone-shaped substrate or a polygonal pyramid-shaped substrate such as a triangular pyramid shape or a quadrangular pyramid shape, as long as the cross-sectional area is reduced toward the tip at least. As the energy beam, for example, an electron beam, an ion beam, a laser beam, or the like can be used. As the laser beam, an excimer laser, a YAG laser, an Ar laser, or the like can be used. The cross-sectional shape of this energy beam is not particularly limited, and may be, for example, a circle, an ellipse, or a rectangle. When the substrate has a plurality of cone-shaped portions, the energy beam having a flat rectangular cross-sectional shape is used, and the plurality of cone-shaped portions are irradiated by irradiating the energy beam so as to extend over the plurality of cone-shaped portions. It is possible to grow acicular crystals collectively in the part. Such an energy beam having a flat rectangular cross-sectional shape can be easily obtained by shaping a laser beam using an optical system including a lens, for example. For the deposition or supply of the growth material, for example, a film forming method such as a vacuum evaporation method, a sputtering method, a chemical vapor deposition (CVD) method, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, a molecular beam epitaxy (MBE) method or the like. Any of these or combinations thereof can be used as appropriate. At the time of irradiation with an energy beam, generally, a temperature gradient of 10 ° C./μm or more and 100 ° C./μm or less exists between the irradiation site of the energy beam of the substrate and the tip with the tip as the low temperature side. The thickness of the acicular crystal is determined as necessary, but is generally 5 nm or more and 1 μm or less. In order to prevent oxidation and the like, the acicular crystal is preferably grown in a vacuum or in a hydrogen gas atmosphere.
針状結晶は、プローブ顕微鏡が電荷密度波量子位相顕微鏡である場合には、例えば、MXp (ただし、MはTa及びNbからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、XはS、Se及びTeからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、1.8≦p≦2.2)、MXq (ただし、MはTa及びNbからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、XはS、Se及びTeからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、2.7≦q≦3.3)またはMXr (ただし、MはTa及びNbからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、XはS、Se及びTeからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、3.6≦r≦4.4)からなる。MXp の具体例を挙げるとTaSe2 やTaS2 、MXq の具体例を挙げるとNbSe3 やNbS3 、MXr の具体例を挙げるとNbTe4 などである。針状結晶は、プローブ顕微鏡の用途によっては、このほか、NiやCuなどの金属からなるものや超伝導物質(酸化物超伝導体など)などであってもよい。 When the probe microscope is a charge density wave quantum phase microscope, for example, MX p (where M is at least one element selected from the group consisting of Ta and Nb, X is S, Se and At least one element selected from the group consisting of Te, 1.8 ≦ p ≦ 2.2), MX q (where M is at least one element selected from the group consisting of Ta and Nb, X is S, At least one element selected from the group consisting of Se and Te, 2.7 ≦ q ≦ 3.3) or MX r (where M is at least one element selected from the group consisting of Ta and Nb, X is At least one element selected from the group consisting of S, Se and Te, 3.6 ≦ r ≦ 4.4). Specific examples of MX p include TaSe 2 and TaS 2 , and specific examples of MX q include NbSe 3 , NbS 3 , and MX r include NbTe 4 . Depending on the use of the probe microscope, the acicular crystal may be made of a metal such as Ni or Cu or a superconducting substance (such as an oxide superconductor).
第10の発明は、
錐状または刃状の基体の表面に成長原料を堆積させ、上記基体の先端部からその側面に沿って所定距離離れた部位に上記基体が融解しない条件でエネルギービームを照射することにより、上記成長原料を用いて針状結晶を成長させるようにしたことを特徴とする針状体の製造方法である。
The tenth invention is
The growth material is deposited on the surface of a cone-shaped or blade-shaped substrate, and the growth is performed by irradiating an energy beam at a position away from the tip of the substrate along a side surface by a predetermined distance under a condition that the substrate does not melt. It is a method for producing a needle-like body characterized in that a needle-like crystal is grown using a raw material.
第11の発明は、
錐状または刃状の基体の表面に成長原料を供給しながら、上記基体の先端部からその側面に沿って所定距離離れた部位に上記基体が融解しない条件でエネルギービームを照射することにより、上記成長原料を用いて針状結晶を成長させるようにしたことを特徴とする針状体の製造方法である。
The eleventh invention is
By supplying a growth raw material to the surface of the cone-shaped or blade-shaped substrate, and irradiating an energy beam on a condition where the substrate is not melted at a predetermined distance along the side surface from the tip of the substrate, It is a method for producing a needle-like body, characterized in that needle-like crystals are grown using a growth raw material.
第12の発明は、
錐状または刃状の基体の表面に第1の成長原料を堆積させ、第2の成長原料を供給しながら上記基体の先端部からその側面に沿って所定距離離れた部位に上記基体が融解しない条件でエネルギービームを照射することにより、上記第1の成長原料および上記第2の成長原料を用いて針状結晶を成長させるようにしたことを特徴とする針状体の製造方法である。
The twelfth invention
The first growth material is deposited on the surface of the cone-shaped or blade-shaped substrate, and the second growth material is supplied, and the substrate does not melt at a position that is a predetermined distance along the side surface from the tip of the substrate. An acicular body manufacturing method characterized in that an acicular crystal is grown using the first growth raw material and the second growth raw material by irradiating an energy beam under conditions.
第10〜第12の発明において、針状体には、プローブ顕微鏡の探針に用いる針状結晶が含まれるほか、その他の各種の用途のものが含まれ、針状結晶の材料も各種のものであってよい。
第10〜第12の発明においては、その性質に反しない限り、第1〜第9の発明に関連して述べたことが成立する。
In the tenth to twelfth inventions, the acicular body includes acicular crystals used for the probe of the probe microscope, as well as those for various other uses, and the acicular crystal materials are also various. It may be.
In the tenth to twelfth inventions, what has been described in relation to the first to ninth inventions is valid as long as it is not contrary to the nature thereof.
第13の発明は、
錐状または刃状の基体の表面に成長原料を堆積させ、上記基体の先端部からその側面に沿って所定距離離れた部位に上記基体が融解しない条件でエネルギービームを照射することにより、上記成長原料を用いて針状結晶を成長させるようにしたことを特徴とする電子素子の製造方法である。
The thirteenth invention
The growth material is deposited on the surface of a cone-shaped or blade-shaped substrate, and the growth is performed by irradiating an energy beam at a position away from the tip of the substrate along a side surface by a predetermined distance under a condition that the substrate does not melt. A method of manufacturing an electronic device characterized in that needle crystals are grown using a raw material.
第14の発明は、
錐状または刃状の基体の表面に成長原料を供給しながら、上記基体の先端部からその側面に沿って所定距離離れた部位に上記基体が融解しない条件でエネルギービームを照射することにより、上記成長原料を用いて針状結晶を成長させるようにしたことを特徴とする電子素子の製造方法である。
The fourteenth invention is
By supplying a growth raw material to the surface of the cone-shaped or blade-shaped substrate, and irradiating an energy beam on a condition where the substrate is not melted at a predetermined distance along the side surface from the tip of the substrate, A method of manufacturing an electronic device characterized in that needle crystals are grown using a growth material.
第15の発明は、
錐状または刃状の基体の表面に第1の成長原料を堆積させ、第2の成長原料を供給しながら上記基体の先端部からその側面に沿って所定距離離れた部位に上記基体が融解しない条件でエネルギービームを照射することにより、上記第1の成長原料及び上記第2の成長原料を用いて針状結晶を成長させるようにしたことを特徴とする電子素子の製造方法である。
The fifteenth invention
The first growth material is deposited on the surface of the cone-shaped or blade-shaped substrate, and the second growth material is supplied, and the substrate does not melt at a position that is a predetermined distance along the side surface from the tip of the substrate. A method of manufacturing an electronic device, wherein an acicular crystal is grown using the first growth material and the second growth material by irradiating an energy beam under conditions.
第13〜第15の発明において、電子素子には、半導体素子のほか、超伝導体素子、強誘電体素子、磁気素子などの各種のものが含まれる。
第13〜第15の発明においては、その性質に反しない限り、第1〜第9の発明に関連して述べたことが成立する。
In the thirteenth to fifteenth inventions, the electronic element includes various elements such as a superconductor element, a ferroelectric element, and a magnetic element in addition to a semiconductor element.
In the thirteenth to fifteenth inventions, what has been described in relation to the first to ninth inventions is valid as long as it is not contrary to the nature thereof.
第16の発明は、
基体の表面の所定の部位にエネルギービームを照射し、再結晶化により針状結晶を成長させることにより製造されたことを特徴とするプローブ顕微鏡探針である。
The sixteenth invention is
A probe microscope probe manufactured by irradiating a predetermined site on the surface of a substrate with an energy beam and growing needle crystals by recrystallization.
第17の発明は、
基体の表面の所定の部位にエネルギービームを照射し、再結晶化により針状結晶を成長させるようにしたことを特徴とするプローブ顕微鏡探針の製造方法である。
The seventeenth invention
A probe microscope probe manufacturing method characterized by irradiating an energy beam onto a predetermined portion of the surface of a substrate and growing a needle crystal by recrystallization.
第18の発明は、
基体の表面の所定の部位にエネルギービームを照射し、再結晶化により針状結晶を成長させることにより製造された探針を有することを特徴とするプローブ顕微鏡である。
第19の発明は、
基体の表面の所定の部位にエネルギービームを照射し、再結晶化により針状結晶を成長させるようにしたことを特徴とする針状体の製造方法である。
The eighteenth invention
A probe microscope characterized by having a probe manufactured by irradiating a predetermined part of the surface of a substrate with an energy beam and growing a needle crystal by recrystallization.
The nineteenth invention
A method for producing a needle-like body, wherein an energy beam is irradiated to a predetermined portion of the surface of a substrate and a needle-like crystal is grown by recrystallization.
第20の発明は、
基体の表面の所定の部位にエネルギービームを照射し、再結晶化により針状結晶を成長させるようにしたことを特徴とする電子素子の製造方法である。
第16〜第20の発明においては、その性質に反しない限り、第1〜第15の発明に関連して述べたことが成立する。
The twentieth invention is
An electronic device manufacturing method characterized in that an energy beam is irradiated to a predetermined portion of the surface of a substrate to grow needle crystals by recrystallization.
In the sixteenth to twentieth inventions, what has been described in relation to the first to fifteenth inventions is valid as long as it is not contrary to the nature thereof.
上述のように構成された第1〜第15の発明においては、先端部から所定距離離れた部位にエネルギービームを照射することにより、先端部に針状結晶が成長する。
また、第16〜第20の発明においては、基体の表面の所定の部位にエネルギービームを照射することにより、針状結晶が成長する。
In the 1st-15th invention comprised as mentioned above, a needle-like crystal grows in a tip part by irradiating an energy beam to a part away from a tip part by a predetermined distance.
In the sixteenth to twentieth inventions, an acicular crystal grows by irradiating a predetermined portion of the surface of the substrate with an energy beam.
この発明によれば、電荷密度波の巨視的量子位相情報を積極的に活用することで電荷密度波ナノ構造体の解析や生体高分子の構造の決定などを高精度で行うことができ、しかも小型に構成することができる電荷密度波量子位相顕微鏡などのプローブ顕微鏡を実現することができる。また、リソグラフィー技術を用いることなく、極微小な半導体素子などの電子素子を製造することができる。 According to the present invention, the macroscopic quantum phase information of the charge density wave can be actively used to analyze the charge density wave nanostructure and determine the structure of the biopolymer with high accuracy. A probe microscope such as a charge density wave quantum phase microscope that can be made compact can be realized. In addition, an electronic element such as a very small semiconductor element can be manufactured without using a lithography technique.
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1はこの発明の第1の実施形態によるCDW量子位相顕微鏡を示す。
図1に示すように、このCDW量子位相顕微鏡においては、一般的な走査プローブ顕微鏡と同様な圧電制御装置11の下部にCDW針状結晶からなる探針12が取り付けられており、圧電制御装置11によりこの探針12をx、y、z方向に三次元的に走査することができるようになっている。図2に示すように、探針12には電極13、14が設けられており、これらの電極13、14の間に電源15及び周波数計16を含む外部回路が接続されている。そして、周波数計16により、NBSの振動数を測定し、それによってしきい電場の変化を測定することができるようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a CDW quantum phase microscope according to a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, in this CDW quantum phase microscope, a
次に、このCDW量子位相顕微鏡の使用方法を説明する。ここでは、一例としてCDWナノ構造体からなる試料を用いる場合を考える。
図1に示すように、CDWナノ構造体からなる試料17の表面に探針12を接触させ、走査する。探針12が試料17の表面に接触すると、探針12の先端が変位し、それによって探針12に応力が生ずる。この応力により、探針12のしきい電場が変化し、それにより探針12を流れるNBSの振動数が変化する。そして、このNBSの振動数の変化が表面像に変換される。表面像への変換、言い換えると物体の表面形状等の可視化には、例えば、周波数−電圧(電流)変換器の出力の可視化、あるいはフィードバックを構成する制御信号の可視化がある。
Next, a method of using this CDW quantum phase microscope will be described. Here, the case where the sample which consists of CDW nanostructure is used as an example is considered.
As shown in FIG. 1, a
もう一つの使用方法を説明する。
図3に、試料17のCDW状態におけるイオンの配置及びCDW(電荷密度ρ(x))と探針12のイオンの配置及びCDWとを示す。ρ(x)は次式で表される。
ρ(x)=ρ0 +ρ1 cos(Qx+φ)
ただし、xは1次元軸方向の空間座標、ρ1 は電荷密度波の振幅、Qは波数ベクトル(ネスティングベクトル)でQ=2kF (kF はフェルミ波数)、ρ0 =−ene (ne は電子の密度)、φは位相を示す。
Another method of use will be described.
FIG. 3 shows the ion arrangement and CDW (charge density ρ (x)) of the
ρ (x) = ρ 0 + ρ 1 cos (Qx + φ)
Where x is a spatial coordinate in the one-dimensional axis direction, ρ 1 is the amplitude of the charge density wave, Q is a wave vector (nesting vector), Q = 2k F (k F is the Fermi wave number), ρ 0 = −en e (n e is the electron density) and φ is the phase.
探針12と試料17との接触点において、探針12の先端のCDWの位相をθp 、試料17の表面のCDWの位相をθs とすると、θp −θs ∝Vthが成立する。ただし、Vthはしきい電場に対応する電圧(しきい電圧)である。探針12の先端が、走査に伴い変位すると、それに伴ってθs が変化し、これがθp −θs の変化をもたらしてVth、従ってしきい電場が変化することとなる。そして、これがNBSの振動数の変化として測定される。
At the contact point between the
さらにもう一つの使用方法を説明する。これはCDWトンネリングを利用するものである。
CDWナノ構造体からなる試料17の表面に探針12を接近させ、走査する。探針12の先端のCDWの位相をθp 、試料17の表面のCDWの位相をθs とする。探針12の先端が、走査に伴い変位すると、それに伴ってθs が変化し、これがθp −θs の変化をもたらし、探針12と試料17との間に流れるトンネリング電流が変化する。そして、この電流あるいは電圧の変化が表面像に変換される。
Still another method of use will be described. This uses CDW tunneling.
The
次に、CDW針状結晶からなる探針12の作製方法について説明する。
まず、図4Aに示すように、円錐体21を作製する。この円錐体21は、後述の電子ビームの照射によりCDW物質を成長させる際に加熱されて軟化しない程度の融点、例えば800℃以上の融点を有するものであれば、基本的にはどのような材料からなるものでもよいが、具体的には、例えばSi、Si3 N4 、SiO2 、ダイヤモンド、アルミナ(サファイア)、TaS2 、GaAs、Ni、Taなどを用いることができる。
Next, a method for producing the
First, as shown in FIG. 4A, a
次に、図4Bに示すように、真空中において、この円錐体21の表面に、成長させようとするCDW物質の原料膜22を形成する。この原料膜22としては、例えばCDW物質としてTaSe2 を用いる場合には、Ta膜及びSe膜からなる二層膜を用いるほか、TaSe2 膜そのものであってもよい。この原料膜22は、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長(CVD)法、有機金属化学気相成長(MOCVD)法、分子線エピタキシー(MBE)法などの成膜法のいずれか、またはこれらを適宜組み合わせて形成することができる。
Next, as shown in FIG. 4B, a
次に、図4Cに示すように、こうして原料膜22を形成した円錐体21の先端部からその側面に沿って所定距離L、例えば1〜3μm程度離れた点Pを目掛けて電子ビーム23を室温で照射する。この電子ビーム23のスポットサイズは、例えば50nm〜1μm程度とする。このとき、図4Dに示すように、この電子ビーム23の照射部位ではなく、円錐体21の先端部近傍にCDW針状結晶24が成長する。電子ビーム23の照射時には一般に、電子ビーム23の照射部位とCDW針状結晶24の成長部位との間に、先端部を低温側として10〜100℃/μmの温度勾配が存在する。この場合、電子ビーム23の照射部位の温度はCDW針状結晶24の成長温度よりも高いが、CDW針状結晶24の成長部位はより温度が低くなって成長に最も適した温度になっている。このCDW針状結晶24の成長は、固相エピタキシャル成長によるものと考えられる。このCDW針状結晶24の太さ(径)は例えば5nm〜1μm程度、長さは例えば10nm〜2μm、あるいは10〜500nmであり、アスペクト比(長さ/太さ)は一般的には100以下である。
Next, as shown in FIG. 4C, the
Siからなる円錐体21の表面にTa膜及びSe膜を真空蒸着法により順次形成した後、これらのTa膜及びSe膜からなる原料膜22が形成された円錐体21の先端部からその側面に沿ってL=2μm離れた部位に電子ビーム23を照射した。Ta膜の厚さは100nm、Se膜の厚さは200nmとした。電子ビーム23のスポットサイズは1μm、加速電圧は25kV、照射電流量は1×10-7μA、照射時間は30分とした。また、電子ビーム23の照射は3〜4×10-6Torrの圧力の真空中で行った。その結果、先端部から約0.5μm離れた部位に直径約0.4μmのTaSe2 針状結晶が約1.5μmの長さに成長した。その走査型電子顕微鏡(SEM)写真を図5に示す。この場合、電子ビーム23の照射部位の円錐体21の温度は800〜850℃程度、成長部位の温度は600〜700℃程度と考えられる。
このTaSe2 針状結晶を探針12に用いてTaSe2 試料の表面を走査したところ、図6に示すような良好な原子像が得られた。
次に、このTaSe2 針状結晶に電極13、14を形成したものを探針12に用いたCDW量子位相顕微鏡によりTaSe2 試料の表面を走査したところ、図7に示すようなCDW像が得られた。
After a Ta film and a Se film are sequentially formed on the surface of the
When the surface of the TaSe 2 sample was scanned using this TaSe 2 needle crystal as the
Next, when the surface of the TaSe 2 sample was scanned by a CDW quantum phase microscope using the TaSe 2 needle-like crystal on which the
以上のように、この第1の実施形態によれば、CDWの巨視的量子位相情報を積極的に活用したCDW量子位相顕微鏡を実現することができる。このCDW量子位相顕微鏡は、AFMを越える機能を持つ高精度な顕微鏡である。例えば、探針12として長さが100nmのものを用いれば、周波数計16の感度が1Hzであるとして、1pmの分解能を得ることができる。また、このCDW量子位相顕微鏡はAFMなどと異なり光学系が不要なため、その分だけ小型に構成することができるという利点がある。
As described above, according to the first embodiment, it is possible to realize a CDW quantum phase microscope that positively utilizes CDW macroscopic quantum phase information. This CDW quantum phase microscope is a highly accurate microscope having a function exceeding AFM. For example, if the
次に、この発明の第2の実施形態によるCDW量子位相顕微鏡について説明する。
図8に示すように、このCDW量子位相顕微鏡においては、カンチレバー31の先端下部にSiなどからなる探針32が取り付けられている。カンチレバー31の他端は圧電制御装置(図示せず)に取り付けられている。カンチレバー31の上に、CDW針状結晶33が一体的に設けられている。このCDW針状結晶33の両端には電極34、35が設けられており、これらの電極34、35の間に電源36及び周波数計37を含む外部回路が接続されている。そして、周波数計37により、NBSの振動数を測定し、それによってしきい電場の変化を測定することができるようになっている。
Next explained is a CDW quantum phase microscope according to the second embodiment of the invention.
As shown in FIG. 8, in this CDW quantum phase microscope, a
次に、このCDW量子位相顕微鏡の使用方法を説明する。ここでは、一例としてCDWナノ構造体からなる試料を用いる場合を考える。
図8に示すように、CDWナノ構造体からなる試料17の表面に探針32を接触させ、走査する。探針32が試料17の表面に接触すると、探針32の先端が変位し、それに伴ってカンチレバー31の先端が変位し、それによってカンチレバー31上のCDW針状結晶32が伸縮して応力が生ずる。この応力により、CDW針状結晶32のしきい電場が変化し、それによりCDW針状結晶33を流れるNBSの振動数が変化する。そして、このNBSの振動数の変化が表面像に変換される。
上記以外のことは第1の実施形態と同様である。
この第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next, a method of using this CDW quantum phase microscope will be described. Here, the case where the sample which consists of CDW nanostructure is used as an example is considered.
As shown in FIG. 8, a
Other than the above are the same as in the first embodiment.
According to the second embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.
次に、この発明の第3の実施形態によるCDW量子干渉計について説明する。このCDW量子干渉計を図9に示す。
図9に示すように、このCDW量子干渉計においては、CDW針状結晶41の両端に電極42、43が設けられており、これらの電極42、43の間に電源44及び周波数計45を含む外部回路が接続されている。CDW針状結晶41の中央部側面にはゲート電極46が設けられており、このゲート電極46によりCDW針状結晶41にゲート電圧を印加することができるようになっている。そして、周波数計45により、NBSの振動数を測定し、それによってしきい電場の変化を測定することができるようになっている。
Next explained is a CDW quantum interferometer according to the third embodiment of the invention. This CDW quantum interferometer is shown in FIG.
As shown in FIG. 9, in this CDW quantum interferometer,
このCDW量子干渉計の使用方法を説明する。
高純度で微小なCDW針状結晶41では、両端でのピン止め力が強め合うか弱め合うかは、CDWの波長λCDW とCDW針状結晶41の長さとの兼ね合いで決まる。CDW針状結晶41の電極42側の一端におけるCDWの位相をθ1 、電極43側の他端におけるCDWの位相をθ2 とする。CDW針状結晶41にゲート電極46によりゲート電圧Vg が印加されると、CDWの波長λCDW が変化し、それによってθ1 −θ2 の値が変化し(Vg ∝θ1 −θ2 )、それとともにしきい電圧Vth、従ってしきい電場が変化する。ここで、
Vth=2V0 |cos(πCg Vg /2e)|
である。ただし、V0 は定数、Cg はゲート容量、eは電荷素量である。このしきい電場の変化をNBSの振動数を測定することによって検出することにより、局所的な電場を測定することができる。
この第3の実施形態によれば、CDWの巨視的量子位相情報を積極的に活用したCDW量子干渉計を実現することができる。このCDW量子干渉計によれば、局所的な電場を高精度で測定することができる。
A method of using this CDW quantum interferometer will be described.
In the high purity and minute
V th = 2V 0 | cos (πC g V g / 2e) |
It is. However, V 0 is a constant, C g is a gate capacitance, and e is an elementary charge. By detecting this change in the threshold electric field by measuring the frequency of the NBS, the local electric field can be measured.
According to the third embodiment, it is possible to realize a CDW quantum interferometer that positively utilizes CDW macroscopic quantum phase information. According to this CDW quantum interferometer, a local electric field can be measured with high accuracy.
次に、この発明の第4の実施形態による磁気プローブ顕微鏡について説明する。
この磁気プローブ顕微鏡においては、第1の実施形態と同様な方法により作製された強磁性材料からなる探針12を用いる。具体的には、円錐体21の表面に例えばNi膜を形成し、これに第1の実施形態と同様な方法で電子ビーム23を照射することにより、Niからなる針状結晶を成長させ、これを探針12とする。
その他のことは第1の実施形態と同様である。
この第4の実施形態によれば、強磁性材料からなる良好な探針12を用いた磁気プローブ顕微鏡を実現することができる。そして、この磁気プローブ顕微鏡を用いて強磁性材料の探査を高精度で行うことが可能となる。
Next explained is a magnetic probe microscope according to the fourth embodiment of the invention.
In this magnetic probe microscope, a
Others are the same as in the first embodiment.
According to the fourth embodiment, a magnetic probe microscope using a
次に、この発明の第5の実施形態による反磁性プローブ顕微鏡について説明する。
この反磁性プローブ顕微鏡においては、第1の実施形態と同様な方法により作製された反磁性材料からなる探針12を用いる。具体的には、円錐体21の表面に例えばCu膜を形成し、これに第1の実施形態と同様な方法で電子ビーム23を照射することにより、Cuからなる針状結晶を成長させ、これを探針12とする。
その他のことは第1の実施形態と同様である。
この第5の実施形態によれば、反磁性材料からなる良好な探針12を用いた反磁性プローブ顕微鏡を実現することができる。そして、この反磁性プローブ顕微鏡を用いて反磁性材料の探査を高精度で行うことが可能となる。
Next explained is a diamagnetic probe microscope according to the fifth embodiment of the invention.
In this diamagnetic probe microscope, a
Others are the same as in the first embodiment.
According to the fifth embodiment, a diamagnetic probe microscope using a
次に、この発明の第6の実施形態によるマルチプローブCDW量子位相顕微鏡について説明する。
図10に示すように、このマルチプローブCDW量子位相顕微鏡においては、基板51上に多数の円錐体52を2次元アレイ状に形成し、各円錐体52の先端部に第1の実施形態と同様な方法によりCDW針状結晶からなる探針53を形成したものを用いる。
その他のことは第1の実施形態と同様である。
この第6の実施形態によれば、CDW試料の広範な領域を一括して、しかも高精度に探査することができる。
Next explained is a multi-probe CDW quantum phase microscope according to the sixth embodiment of the invention.
As shown in FIG. 10, in this multi-probe CDW quantum phase microscope, a large number of
Others are the same as in the first embodiment.
According to the sixth embodiment, it is possible to search a wide area of a CDW sample at once and with high accuracy.
次に、この発明の第7の実施形態によるマルチプローブCDW量子位相顕微鏡について説明する。
図11に示すように、このマルチプローブCDW量子位相顕微鏡においては、基板61上に多数の刃状部62をストライプ状に互いに平行に形成し、各刃状部62の先端部に探針63を1次元アレイ状に形成し、複数の刃状部62の全体で見た場合には探針63が2次元アレイ状に配列されたものを用いる。各探針63の形成は、刃状部62の先端から離れた部位に第1の実施形態と同様にして電子ビーム23を照射することにより行う。
その他のことは第1の実施形態と同様である。
この第7の実施形態によれば、CDW試料の広範な領域を一括して、しかも高精度に探査することができる。
Next explained is a multi-probe CDW quantum phase microscope according to the seventh embodiment of the invention.
As shown in FIG. 11, in this multi-probe CDW quantum phase microscope, a large number of blade-
Others are the same as in the first embodiment.
According to the seventh embodiment, it is possible to search a wide area of a CDW sample at once and with high accuracy.
次に、この発明の第8の実施形態による半導体素子の製造方法について説明する。
この第8の実施形態においては、まず、図12に示すように、例えばn型GaAs基板71上に多数の円錐体72を2次元アレイ状に形成し、各円錐体72の先端部に第1の実施形態と同様な方法により例えばn型GaAsからなる針状半導体結晶73を形成する。
Next explained is a method for manufacturing a semiconductor device according to the eighth embodiment of the invention.
In the eighth embodiment, first, as shown in FIG. 12, for example, a large number of
次に、図13Aに示すように、n型GaAs基板71上に例えばSiO2 膜のような絶縁膜74を形成して針状半導体結晶73のほぼ中央部の高さまで埋める。
次に、図13Bに示すように、絶縁膜74上に針状半導体結晶73の周りを埋め込むようにショットキー電極材料を形成してゲート電極75を形成する。
次に、図13Cに示すように、このゲート電極75上に例えばSiO2 膜のような絶縁膜76を形成して針状半導体結晶73の上端部の高さより少し低い高さまで埋める。
Next, as shown in FIG. 13A, an insulating
Next, as shown in FIG. 13B, a Schottky electrode material is formed on the insulating
Next, as shown in FIG. 13C, an insulating
次に、図13Dに示すように、絶縁膜76上にオーミック電極材料を形成して針状半導体結晶73の上端とオーミック接触したドレイン電極77を形成する。一方、n型GaAs基板71の裏面にオーミック電極材料を形成してソース電極78を形成する。
以上により、ショットキーゲートFETが形成される。
この第8の実施形態によれば、針状半導体結晶73を用いた極微小のショットキーゲートFETが2次元アレイ状に配列された集積型FETを、円錐体72を形成する工程を除いて、リソグラフィー技術を用いることなく簡便に製造することができる。
Next, as illustrated in FIG. 13D, an ohmic electrode material is formed on the insulating
Thus, a Schottky gate FET is formed.
According to the eighth embodiment, except for the step of forming the
次に、この発明の第9の実施形態による半導体素子の製造方法について説明する。
この第9の実施形態においては、図14に示すように、ゲート電極75及びドレイン電極77を各FET毎にパターニングする。各ゲート電極75は所定の配線(図示せず)により相互に接続され、各ドレイン電極77も所定の配線(図示せず)により相互に接続される。この場合、各FETは独立駆動が可能である。
Next explained is a method for manufacturing a semiconductor device according to the ninth embodiment of the invention.
In the ninth embodiment, as shown in FIG. 14, the
次に、この発明の第10の実施形態による量子ドットアレーの製造方法について説明する。
この第10の実施形態においては、まず、図15Aに示すように、例えばGaAs基板81上に多数の円錐体82を2次元アレイ状に形成する。
次に、図15Bに示すように、各円錐体82の先端部に第1の実施形態と同様な方法によりAlGaAs層83a、GaAs層83b及びAlGaAs層83cからなる針状半導体結晶84を形成する。
Next explained is a quantum dot array production method according to the tenth embodiment of the invention.
In the tenth embodiment, first, as shown in FIG. 15A, a large number of
Next, as shown in FIG. 15B, a needle-
次に、図15Cに示すように、AlGaAs層85を全面にエピタキシャル成長させて各針状半導体結晶84の間の部分を埋める。これによって、井戸層となるGaAs層83bが障壁層となるAlGaAs層83a、AlGaAs層83c及びAlGaAs層85により囲まれた構造、すなわちAlGaAs/GaAs量子ドットが形成される。
この第10の実施形態によれば、二次元量子ドットアレーを容易に製造することができる。
Next, as shown in FIG. 15C, an
According to the tenth embodiment, a two-dimensional quantum dot array can be easily manufactured.
次に、この発明の第11の実施形態について説明する。この第11の実施形態においては、CDW針状結晶からなる探針12の作製方法として、第1の実施形態と異なる方法について説明する。
すなわち、この第11の実施形態においては、図16Aに示すように、まず、CDW結晶基板91を用意し、その表面の所定の部位に電子ビーム23を室温で照射する。この電子ビーム23のスポットサイズは、例えば50nm〜1μm程度とする。このとき、この電子ビーム23の照射部位ではCDW結晶基板91がその融点とほぼ等しい温度に加熱される。これによって融解したCDW結晶基板91が再結晶化することにより、図16Bよ示すように、CDW針状結晶24が成長する。このCDW針状結晶24の太さ(径)は例えば5nm〜1μm程度、長さは例えば10nm〜2μm、あるいは10〜500nmであり、アスペクト比(長さ/太さ)は一般的には100以下である。
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described. In the eleventh embodiment, a method different from the first embodiment will be described as a method for producing the
That is, in the eleventh embodiment, as shown in FIG. 16A, first, a
TaSe2 結晶からなるCDW結晶基板91の表面の所定の部位に電子ビーム23を照射した。CDW結晶基板91は一辺の長さが約40μmの正方形である。電子ビーム23のスポットサイズは1μm、加速電圧は25kV、照射電流量は8×10-8A、照射時間は30分とした。また、電子ビーム23の照射は3〜4×10-6Torrの圧力の真空中で行った。その結果、TaSe2 結晶からなるCDW結晶基板91上に直径約50nmの単結晶のTaSe2 針状結晶(ナノファイバー)からなるCDW針状結晶24が、CDW結晶基板91と結晶が連続した形で約150nmの長さに成長した。
この第11の実施形態によれば、CDW量子位相顕微鏡に用いて好適なCDW針状結晶24を得ることができる。
A predetermined portion of the surface of the
According to the eleventh embodiment, a
以上、この発明の実施形態及び実施例について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態及び実施例に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態及び実施例において挙げた数値、構成、材料、原料、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構成、材料、原料、プロセスなどを用いてもよい。
Although the embodiments and examples of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. It is.
For example, the numerical values, configurations, materials, raw materials, processes, and the like given in the above-described embodiments and examples are merely examples, and different numerical values, configurations, materials, raw materials, processes, and the like may be used as necessary. Good.
11…圧電制御装置、12…探針、16、37、45…周波数計、17…試料、21…円錐体、22…原料膜、23…電子ビーム、24、31、41…CDW針状結晶、73…針状半導体結晶
DESCRIPTION OF
Claims (31)
A method of manufacturing an electronic device, characterized in that an energy beam is irradiated to a predetermined portion of the surface of a substrate and a needle crystal is grown by recrystallization.
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JP2003240700A (en) * | 2001-12-04 | 2003-08-27 | Seiko Instruments Inc | Probe for scanning probe microscope |
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- 2004-04-23 JP JP2004128771A patent/JP2005308652A/en active Pending
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