JP2004226292A - Scanning hall probe microscope - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低温において試料表面をホール・プローブ素子を用いて観察する走査型ホール・プローブ素子顕微鏡に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
低温において試料表面をホール・プローブ素子を用いて観察する走査型ホール・プローブ素子顕微鏡としては非特許文献1に記載のもの等が知られている。
【0003】
【非特許文献1】1324 Appl,Phys,Lett.69(9) August 1996 〔Real−time scanning Hallprove microscopy〕
【0004】
上記文献に示される既存の走査型ホール・プローブ素子顕微鏡装置(SHPM)は磁区の定量的な観察のために必須の測定装置となっている。この走査型ホール・プローブ素子顕微鏡装置(SHPM)の概略構成を図面を参照して簡単に説明しておくと,図6は同装置の全体構成図、図7は同装置の要部拡大図、図8はPZTチューブの作動状態の説明図、図9はホール・プローブ素子の走査(移動)状態の説明図、図10は従来型走査型ホール・プローブ素子顕微鏡装置(SHPM)によって試料を観察した図である。
【0005】
図中、51はPZTチューブ(PlEZO ELECTR1C TUBE) 、52は同チューブ51の先端に取り付けたホール・プローブ素子、53は試料(サンプル)、54は制御器、55は表示装置、56はパソコンであり、図ではホール・プローブ素子52が図中中央部に拡大された状態で表示されている。
前記PZTチューブ51はX、Y方向ピエゾアクチュエータとZ方向ピエゾアクチュエータを備えており、制御器54からのスキャンシグナル57により、試料観察時には図8に示すように試料に対して所定の角度傾斜した状態でPZTチューブを支点51Cを中心に揺動し略水平に走査できるようになっている。PZTチューブ51の先端には図6の中央部に拡大して示されているような公知のホール・プローブ素子52が取り付けられており、ホール・プローブ素子52には図示のようにチップバイアスが印加され、トンネル電流を検出できるようになっている。
【0006】
図7を参照して走査型ホール・プローブ素子顕微鏡装置の要部をさらに説明すると、走査型ホール・プローブ素子顕微鏡装置は低温冷却用のクライオスタット58を備えており、このクライオスタット58内にチャンバー59が配置されている。このチャンバーの上方には公知の真空/交換ガス用のスペース60が形成されており、またチャンバー内にはガラス材などの材料によって作られた支持部材61が配置され、こん支持部材61の下部にZ方向移動用のピエゾアクチュエータ51a、X、Y方向移動用のピエゾアクチュエータ51bを備えたPZTチューブ51が取り付けられている。そしてPZTチューブ51の下方には試料保持台62が傾斜して取り付けられており、この台上62に試料53を配置し、PZTチューブ51の先端に設けたホール・プローブ素子52により試料の磁区観察ができるようになっている。
【0007】
前記PZTチューブ51に設けたホール・プローブ素子52近傍には、図7に示すようにPZTチューブ51周囲を冷却領域Aとするため寒剤貯留槽(例えば液体窒素、液体ヘリウムなど)64が配置されている。また、チャンバー59の周囲には寒剤が流れるスペース(ガス排出用出口)66が形成されており、寒剤が寒剤貯留槽64からスペース66内に供給されるようになっている。なお、本例では、寒剤貯留槽と前記スペースとを連通する流路内にバルブ65を配置し、寒剤の供給を制御できるようになっており、さらにチャンバー59内には寒剤(例えばヘリウムガス)が満たされている。
【0008】
上記顕微鏡では、PZTチューブ51を構成するX、Y方向ピエゾアクチュエータ51bにより図8に示すように試料53に対して支点51Cを中心に揺動してホール・プローブ素子52を略水平に走査する。即ちホール素子はトンネル電流を検出するためにチューブ型のPZTチューブ51の先端に取り付けられており、リフトモードで測定する場合、PZTチューブ51は試料に対して図8に示すように傾斜した状態で測定する必要がある。そしてこの測定は、図9に示すように試料表面から0.34μm上空でホール・プローブ素子52を移動することにより磁区観察を行い・室温で約50μm×50μmの走査範囲が可能である。
【0009】
しかし、この測定法ではPZTチューブ51を支点51Cを中心に揺動して走査するため、ホール・プローブ素子52は走査時に図中右方に移動するにつれて、図9に示すように試料から徐々に離れてしまい、このため、試料の観察状況は図ホに示すようにホール・プローブ素子が試料から徐々に離れるにつれて、映像が不鮮明となる問題がある。
また、超伝導材料などのvortex観察のためには、上述したように試料及びホール・プローブ素子を冷却する(液体He温度)必要があるが、既存SHPMの走査範囲は圧電素子(ピエゾ素子)の物性の制限により、低温では約1μm×1μmしか得られず、広範囲での観察が出来ないため実質上、低温応用は困難である、という問題がある。
【0010】
【発明が解決しようとしている課題】
上記走査型ホール・プローブ素子顕微鏡の問題点を改めて整理すると以下のようになる。
1.サンプル(試料)とPZTチューブ(X、Y、Zピエゾアクチュエータ)は図7に示すように冷却領域内において接近して配置されており、試料を冷却するとピエゾアクチュエータも冷却される。そのため、ピエゾアクチュエータの温度特性により低温ほど変位範囲(測定範囲)が狭くなる。
2.ホール・プローブ素子を試料に接近させる場合、ホールプローブ先端のコーナーを使用してトンネル電流を検出するため、ホール・プローブ素子と試料は約1.5°傾斜している。また、ホール・プローブ素子はピエゾアクチュエータの端面に取り付けられており、さらに図8に示すようにPZTチューブが51Cを中心に揺動する構成となっているため、試料面からの高さを固定してXY面を走査するする測定(リフトモード)では、ホール・プローブ素子と試料距離が徐々に離れ、スキャン方向で測定画像の分解能が悪くなりぼやけてくる(図9、図10参照、なお図10は一辺が50μmの画像となっている)。
3.走査はピェゾアクチュェータだけで行うため広範囲な測定を行うことが不可能である。
4.ピエゾアクチュエータは試料と同じ空間に設置されているため、熱交換用ガスを置換する場合は、ピェゾアクチュータに印加している高電圧による放電破壊に注意する必要がある。
5.トンネル電流を検出するZ方向の微動、粗動の移動機構は、スリップスティック機構と呼ばれるピエゾアクチュエータに印加する電圧変化と摩擦を利用した移動方法を採用しているが、温度により摩擦が変化するため移動が不安定となる。
6.PZTチューブ型ピエゾアクチュエータを採用しているため、Z方向に外部強磁界を印加する方法として手軽に利用できる電磁石を使うことが困難である。などの問題点がある。
【0011】
そこで、本発明は低温でも広範囲測定が可能な走査型ホール・プローブ素子顕微鏡装置の作製を提案することにより、上記従来の問題点を解決することを目的とする。
具体的には、本発明のSHPM装置は試料あるいはホール・プローブ素子用の駆動部圧電素子を室温部位に設置し、低温下における圧電素子の性能劣化を避け、センサー部のホール・フローブ素子及び試料のみを低温部位に設置する機構を採用することにより走査範囲を広くとることを可能とする。また、トンネル電流検出のためのプローブの粗調整にはステツピングモータを用い、微調に圧電素子(ピエゾ素子)を使用しているが、本発明では3軸独立して調整可能の機構とすることで走査型ホール・プローブ素子顕微鏡装置が低温でも広範囲の測定を可能とし、より幅広い応用を可能としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
走査型ホール・プローブ素子顕微鏡において、ホール・プローブ素子または試料を駆動するアクチュエータを室温領域に設置することにより、アクチュエータが試料温度の影響を受けることが無いようにしたことを特徴とする走査型ホール・プローブ素子顕微鏡である。
また、走査型ホール・プローブ素子顕微鏡において、冷却されたチャンバー内にホール・プローブ素子と試料とを配置し、前記チャンバー外の室温領域に前記ホール・プローブ素子または試料のいずれかを駆動するアクチュエータを配置したことを特徴とする走査型ホール・プローブ素子顕微鏡である。
また、チャンバーと、チャンバー内を冷却する冷却手段と、チャンバー内において試料またはホール・プローブ素子を所定の位置関係をもって支持する支持部材と、前記支持部材の先端に対向して設けた試料またはホール・プローブ素子載置台と、前記支持部材を水平または垂直に移動するアクチュエータを前記チャンバー外の室温領域に設けたことを特徴とする走査型ホール・プローブ素子顕微鏡である。
また、前記チャンバーを2層とし、さらにその外側に寒剤を配置したことを特徴とする走査型ホール・プローブ素子顕微鏡である。
また、前記アクチュエータはステッピングモータと圧電素子との組み合わせで構成したことを特徴とする走査型ホール・プローブ素子顕微鏡である。
また、前記アクチュエータの内、微動にピエゾアクチュエータを使用し、粗動にスッテッピングモータを使用することを特徴とする走査型ホール・プローブ素子顕微鏡である。
また、前記チャンバーを真空とし、真空チャンバー全体を強磁界中に設置し、磁界印加を容易にしたことを特徴とする走査型ホール・プローブ素子顕微鏡である。
【0013】
【実施の形態】
図面を参照して本発明に係る走査型ホール・プローブ素子顕微鏡の構成を説明すると、図1は本発明の走査駆動系の要部拡大図であり、図2がホール・プローブ素子が試料上を移動して行く状態を説明する図、図3は走査時におけるホール・プローブ素子と試料と関係を説明する図、図4は本発明に係る走査型ホール・プローブ素子顕微鏡によって試料を測定した状態の図である。
【0014】
図1において、1は低温用クライオスタット、2は2層からなるチャンバー、3はホール・プローブ素子支持部材、4はホール・プローブ素子、5は試料、6は試料支持台、7は真空/交換ガス室である。2層チャンバー2の上部にはアクチュエータ載置台8が設けられ、この載置台8上に前記ホール・プローブ支持部材3を駆動するための、X、Y方向ピエゾアクチュエータ9、X、Y方向ステッピングモータ10、Z方向ピエゾアクチュエータ11、Z方向ステッピングモータ12が配置されている。そして、ホール・プローブ素子4はホール・プローブ素子支持部材3に所定の角度(約1.5°)を持って取り付けられている。
【0015】
この顕微鏡では、2層チャンバー2の外側の室温領域にホール・プローブ素子4を駆動するX、Y方向ピエゾアクチュエータ9、X、Y方向ステッピングモータ10、Z方向ピエゾアクチュエータ11、Z方向ステッピングモータ12を配置しているため、観察時に試料5を寒剤によって冷却してもX、Y、Z方向のピエゾアクチュエータは室温領域にあるため、ピエゾアクチュエータの温度特性により低温ほど変位範囲(測定範囲)が狭くなるという問題を解消できるようになっている。
【0016】
クライオスタット1内の2槽チャンバーチャンバー外周には寒剤が流れるスペース13が形成されており、寒剤が寒剤貯留槽14からスペース13内に供給されるようになっている。また寒剤貯留槽14と前記スペース13とを連通する流路内にバルブ15を配置し、バルブ操作部材15Aにより寒剤の供給を制御できるようになっている。さらに2層チャンバー2の各層2a、2b内には適宜寒剤を供給しチャンバー内も冷却ガスで満たされて状態となっており、これらによってチャンバー内冷却手段が構成されている。こうして、試料周辺を冷却領域Aとしている。
【0017】
上記顕微鏡では、載置台8上に設けたX、Y方向ピエゾアクチュエータ9、X、Y方向ステッピングモータ10を使用してホール・プローブ素子支持部材3を図2に示すように試料表面に対して水平方向に走査する。この時、本顕微鏡ではホール・プローブ素子4を所定の傾斜を持って支持しているホール・プローブ支持部材3が図2、図3に示すように水平に移動するため、ホール・プローブ素子も傾斜した状態を維持しながら試料上を一定の距離を保ちながら移動する。このため、試料表面とホール・プローブ素子との距離は常に一定となり、図4に示すようにXY面を走査する測定(リフトモード)でも、試料全面にわたって鮮明な画像を得ることができる。
また、X、Y、Z方向のピエゾアクチュエータをチャンバー外側の室温領域内に設置したため、ピエゾアクチュエータが試料温度の影響を受けることがなくなり、試料を低温にしても、室温の走査領域と同じ範囲を測定することができる。
【0018】
図5に第2実施形態を示す。
第2実施形態は第1実施形態の構成をさらに簡略化し装置を小型化した点に特徴がある。
図5において、21は真空チャンバー、22は冷却ステージ、23は試料、24はホール・プローブ素子、25はX、Y方向ピエゾアクチュエータ、26はX、Y方向ステッピングモータ、27はZ方向ピエゾアクチュエータ、28はZ方向ステッピングモータ、29は真空領域、30はホール・プローブ素子支持部材、31は装置全体の載置台である。そして、ホール・プローブ素子24はホール・プローブ素子支持部材30に所定の角度(約1.5°)を持って取り付けられている。
【0019】
この顕微鏡では、真空チャンバー21の外側の室温領域にX、Y方向ピエゾアクチュエータ25、X、Y方向ステッピングモータ26、Z方向ピエゾアクチュエータ27、Z方向ステッピングモータ28を配置したため、観察時に試料23を冷却ステージ22によって冷却してもX、Y、Z方向のピエゾアクチュエータは低温の影響を受けることがなくなり、ピエゾアクチュエータの温度特性により低温ほど変位範囲(測定範囲)が狭くなるという問題を解消できるようになっている。
なお、冷却ステージへの寒剤の供給方法は適宜の方法を選択することができる。
【0020】
以上、本発明の実施形態を説明したが、前述の実施形態とは逆に、試料を支持部材側に取り付け、ホール・プローブ素子をチャンバー側に固定することも可能であり、この場合には試料の交換作業が容易になるという効果を達成することができる。また、チャンバーの形状、チャンバー内の冷却領域、冷却方法などは装置によって任意に設定することが可能である。また、前記チャンバーを真空とし、真空チャンバー全体を強磁界中に設置し、磁界印加を容易することも可能である。
さらに、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【0021】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、
1.試料またはホール・プローブ素子の一方を駆動するピエゾアクチュエータを室温領域に設置したため、ピエゾアクチュエータが試料温度の影響を受けることがなくなり、低温でも室温の走査領域と同じ範囲を測定できる。
2.XYZ軸のそれぞれに独立したピエゾアクチュエータを使用しているため、移動は直線的で測定画像が場所によりボケることは無い。
3.走査はピエゾアクチュエータで行うが移動にスッテッピングモータを使用できるため広範囲な測定が可能である。
4.ピエゾアクチュエータは室温に設置されているため高電圧による放電破壊を起こす心配は無い。
5.トンネル電流の検出は、微動にピエゾアクチュエータを使用し、粗動にスッテッピングモータを使用するため、正確な移動が可能で室温状態と同じ状態で操作でる。移動機構部は室温に設置されているため温度による影響を全く受けない。
6.温度可変部と移動機構部をコンパクトに製作可能なため電磁石による磁界印加も可能である。
などの優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の走査駆動系の要部拡大図である。
【図2】ホール・プローブ素子が試料上を移動して行く状態を説明する図である。
【図3】走査時におけるホール・プローブ素子と試料と関係を説明する図である。
【図4】本発明に係る走査型ホール・プローブ素子顕微鏡によって試料を測定した状態の図である。
【図5】本発明に係る第2実施形態の走査駆動系の要部拡大図である。
【図6】従来のホール・プローブ素子顕微鏡の全体構成図である。
【図7】従来の顕微鏡の要部拡大図である。
【図8】従来のPZTチューブの作動状態の説明図である。
【図9】従来のホール・プローブ素子の走査(移動)状態の説明図である。
【図10】従来型走査型ホール・プローブ素子顕微鏡装置(SHPM)によって試料を観察した図である。
【符号の説明】
1 低温用クライオスタット
2 2層からなるチャンバー
3 ホール・プローブ素子支持部材
4 ホール・プローブ素子
5 試料
6 試料支持台
7 真空/交換ガス室
8 アクチュエータ載置台
9 X、Y方向ピエゾアクチュエータ
10 X、Y方向ステッピングモータ
11 Z方向ピエゾアクチュエータ
12 Z方向ステッピングモータ
13 スペース(ガス排出用出口)
14 寒剤
15 バルブ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning Hall probe element microscope for observing a sample surface using a Hall probe element at a low temperature.
[0002]
[Prior art]
As a scanning Hall probe element microscope for observing a sample surface using a Hall probe element at a low temperature, the one described in Non-Patent Document 1 and the like are known.
[0003]
[Non-Patent Document 1] 1324 Appl, Phys, Lett. 69 (9) August 1996 [Real-time scanning Hallprobe microscopy]
[0004]
The existing scanning Hall probe element microscope (SHPM) disclosed in the above document is an essential measuring device for quantitative observation of magnetic domains. The schematic configuration of this scanning Hall probe element microscope apparatus (SHPM) will be briefly described with reference to the drawings. FIG. 6 is an overall configuration diagram of the apparatus, FIG. FIG. 8 is an explanatory view of the operation state of the PZT tube, FIG. 9 is an explanatory view of the scanning (moving) state of the Hall probe element, and FIG. 10 is a sample observed with a conventional scanning Hall probe element microscope (SHPM). FIG.
[0005]
In the figure, 51 is a PZT tube (PlEZO ELECTR1C TUBE), 52 is a Hall probe element attached to the tip of the
The
[0006]
The main part of the scanning Hall probe element microscope apparatus will be further described with reference to FIG. 7. The scanning Hall probe element microscope apparatus includes a
[0007]
In the vicinity of the
[0008]
In the microscope, the X- and Y-
[0009]
However, in this measurement method, since the
In order to observe a vortex of a superconducting material or the like, it is necessary to cool the sample and the Hall probe element (liquid He temperature) as described above, but the scanning range of the existing SHPM is the piezoelectric element (piezo element). Due to the limitation of physical properties, only about 1 μm × 1 μm can be obtained at low temperature, and observation over a wide range cannot be performed. Therefore, there is a problem that practically low temperature application is difficult.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The problems of the scanning Hall probe element microscope are summarized as follows.
1. The sample (sample) and the PZT tube (X, Y, Z piezo actuator) are arranged close to each other in the cooling area as shown in FIG. 7, and when the sample is cooled, the piezo actuator is also cooled. Therefore, the displacement range (measurement range) becomes narrower at lower temperatures due to the temperature characteristics of the piezo actuator.
2. When the Hall probe element is brought closer to the sample, the hole probe element and the sample are inclined by about 1.5 ° because the tunnel current is detected using the corner of the tip of the Hall probe. The Hall probe element is attached to the end face of the piezo actuator, and the PZT tube swings around 51C as shown in FIG. 8, so that the height from the sample surface is fixed. In the measurement (lift mode) in which the XY plane is scanned by scanning, the distance between the hole probe element and the sample is gradually increased, and the resolution of the measurement image is deteriorated and blurred in the scanning direction (see FIGS. 9 and 10; Is an image of 50 μm on one side).
3. Since scanning is performed only by the piezo actuator, it is impossible to perform a wide range of measurement.
4. Since the piezo actuator is installed in the same space as the sample, when replacing the heat exchange gas, it is necessary to pay attention to discharge breakdown due to the high voltage applied to the piezo actuator.
5. The movement mechanism for fine movement and coarse movement in the Z direction that detects tunnel current adopts a movement method that uses a voltage change and friction applied to a piezo actuator called a slip stick mechanism. However, friction changes depending on temperature. Movement becomes unstable.
6. Since a PZT tube type piezo actuator is employed, it is difficult to use an electromagnet that can be easily used as a method of applying an external strong magnetic field in the Z direction. There are problems such as.
[0011]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems by proposing a scanning Hall probe element microscope apparatus capable of performing a wide range measurement even at a low temperature.
More specifically, the SHPM device of the present invention has a driving unit piezoelectric element for a sample or a Hall probe element installed at a room temperature to avoid performance degradation of the piezoelectric element at a low temperature, a hole probe element and a sample in a sensor unit. By adopting a mechanism for installing only the low-temperature portion, it is possible to widen the scanning range. In addition, a stepping motor is used for coarse adjustment of the probe for detecting the tunnel current, and a piezoelectric element (piezo element) is finely used. Thus, the scanning Hall probe element microscope apparatus enables a wide range of measurements even at low temperatures, enabling a wider range of applications.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the technical solution adopted by the present invention is:
A scanning hole probe element microscope, in which an actuator for driving the hole probe element or the sample is set in a room temperature region so that the actuator is not affected by the sample temperature. -A probe element microscope.
In a scanning Hall probe element microscope, a Hall probe element and a sample are arranged in a cooled chamber, and an actuator for driving either the Hall probe element or the sample is provided in a room temperature region outside the chamber. It is a scanning Hall probe element microscope characterized by being arranged.
A chamber, cooling means for cooling the inside of the chamber, a support member for supporting the sample or the hole probe element in a predetermined positional relationship within the chamber, and a sample or a hole provided opposite to the tip of the support member. A scanning Hall probe element microscope, wherein a probe element mounting table and an actuator for moving the support member horizontally or vertically are provided in a room temperature region outside the chamber.
Further, there is provided a scanning Hall probe element microscope in which the chamber has two layers and a cryogen is further disposed outside the chamber.
Further, the scanning Hall probe element microscope is characterized in that the actuator is constituted by a combination of a stepping motor and a piezoelectric element.
A scanning Hall probe element microscope is characterized in that, among the actuators, a piezo actuator is used for fine movement and a stepping motor is used for coarse movement.
The scanning Hall probe element microscope is characterized in that the chamber is evacuated and the entire vacuum chamber is placed in a strong magnetic field to facilitate the application of a magnetic field.
[0013]
Embodiment
The configuration of the scanning Hall probe element microscope according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an enlarged view of a main part of the scanning drive system of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining a state in which the sample is moving, FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the hole probe element and the sample during scanning, and FIG. FIG.
[0014]
In FIG. 1, 1 is a low-temperature cryostat, 2 is a two-layer chamber, 3 is a Hall probe element support member, 4 is a Hall probe element, 5 is a sample, 6 is a sample support, and 7 is a vacuum / exchange gas. Room. An actuator mounting table 8 is provided on the upper part of the two-
[0015]
In this microscope, an X, Y-direction piezo actuator 9, an X, Y-
[0016]
A
[0017]
In the microscope described above, the X- and Y-direction piezo actuators 9 and the X and Y-
In addition, since the piezo actuators in the X, Y, and Z directions are installed in the room temperature area outside the chamber, the piezo actuators are not affected by the sample temperature. Can be measured.
[0018]
FIG. 5 shows a second embodiment.
The second embodiment is characterized in that the configuration of the first embodiment is further simplified and the device is downsized.
In FIG. 5, 21 is a vacuum chamber, 22 is a cooling stage, 23 is a sample, 24 is a Hall probe element, 25 is an X and Y direction piezo actuator, 26 is an X and Y direction stepping motor, 27 is a Z direction piezo actuator, 28 is a Z-direction stepping motor, 29 is a vacuum region, 30 is a Hall probe element support member, and 31 is a mounting table of the whole apparatus. The
[0019]
In this microscope, the X, Y-direction
Note that an appropriate method can be selected as a method for supplying the cryogen to the cooling stage.
[0020]
Although the embodiment of the present invention has been described above, it is also possible to mount the sample on the support member side and fix the Hall probe element on the chamber side, in contrast to the above-described embodiment. Can be easily replaced. Further, the shape of the chamber, the cooling area in the chamber, the cooling method, and the like can be arbitrarily set depending on the device. Further, it is also possible to make the chamber a vacuum and install the entire vacuum chamber in a strong magnetic field to facilitate the application of a magnetic field.
Furthermore, the present invention may be embodied in any other form without departing from its spirit or essential characteristics. Therefore, the above-described embodiment is merely an example in all aspects and should not be interpreted in a limited manner.
[0021]
【The invention's effect】
According to the present invention as described in detail above,
1. Since the piezo actuator for driving one of the sample and the Hall probe element is installed in the room temperature region, the piezo actuator is not affected by the sample temperature, and the same range as the room scan region can be measured even at a low temperature.
2. Since independent piezo actuators are used for each of the XYZ axes, the movement is linear and the measured image does not blur depending on the location.
3. Scanning is performed by a piezo actuator, but a wide range of measurement is possible because a stepping motor can be used for movement.
4. Since the piezo actuator is installed at room temperature, there is no fear of causing discharge breakdown due to high voltage.
5. Tunnel current detection uses a piezo actuator for fine movement and a stepping motor for coarse movement, so accurate movement is possible and operation can be performed at room temperature. Since the moving mechanism is installed at room temperature, it is not affected by temperature at all.
6. Since the temperature variable section and the moving mechanism section can be manufactured compactly, a magnetic field can be applied by an electromagnet.
And other excellent effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged view of a main part of a scanning drive system of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which a Hall probe element moves on a sample.
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between a hole probe element and a sample during scanning.
FIG. 4 is a view showing a state where a sample is measured by a scanning Hall probe element microscope according to the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of a main part of a scanning drive system according to a second embodiment of the invention.
FIG. 6 is an overall configuration diagram of a conventional Hall probe element microscope.
FIG. 7 is an enlarged view of a main part of a conventional microscope.
FIG. 8 is an explanatory diagram of an operation state of a conventional PZT tube.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a scanning (moving) state of a conventional Hall probe element.
FIG. 10 is a view of a sample observed by a conventional scanning Hall probe element microscope (SHPM).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
14
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