JP2565336B2 - 走査型トンネル顕微鏡 - Google Patents
走査型トンネル顕微鏡Info
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- JP2565336B2 JP2565336B2 JP62109981A JP10998187A JP2565336B2 JP 2565336 B2 JP2565336 B2 JP 2565336B2 JP 62109981 A JP62109981 A JP 62109981A JP 10998187 A JP10998187 A JP 10998187A JP 2565336 B2 JP2565336 B2 JP 2565336B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tip
- probe
- diamond
- scanning tunneling
- tunneling microscope
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、分析機器および走査型トンネル顕微鏡に
関する。
関する。
〔発明の概要〕 この発明は、検出探針が先端を尖らせた金属棒の先端
部に、導電性を有するダイヤモンド粒を積層させたダイ
ヤモンド探針で、最終の先端半径は、ダイヤモンド粒の
角部又は微小粒形になることで、極めて鋭い探針先端を
有する、産業上有益な走査型トンネル顕微鏡である。
部に、導電性を有するダイヤモンド粒を積層させたダイ
ヤモンド探針で、最終の先端半径は、ダイヤモンド粒の
角部又は微小粒形になることで、極めて鋭い探針先端を
有する、産業上有益な走査型トンネル顕微鏡である。
試料表面と検出探針先端部間に流れるトンネル電流を
検出し、トンネル電流が一定になるように、試料表面と
検出探針先端部間の微小距離を制御して、原子構造を観
察する走査型トンネル顕微鏡においては、分解能は、探
針の先端部状態で決まり、分解能を上げる為には、より
鋭い探針の形成が必要である。そして、従来は、白金や
タングステン棒の先端を機械的な研磨により円錐状に尖
らせたものや、電解研磨により先端を形成するもの（特
開昭61−32326号公報、電解研磨による針状体の形成方
法）が知られている。
検出し、トンネル電流が一定になるように、試料表面と
検出探針先端部間の微小距離を制御して、原子構造を観
察する走査型トンネル顕微鏡においては、分解能は、探
針の先端部状態で決まり、分解能を上げる為には、より
鋭い探針の形成が必要である。そして、従来は、白金や
タングステン棒の先端を機械的な研磨により円錐状に尖
らせたものや、電解研磨により先端を形成するもの（特
開昭61−32326号公報、電解研磨による針状体の形成方
法）が知られている。
以上に示した従来の製法による探針において、機械的
な研磨では、探針先端が滑らかに伸延された形態となら
ず、その結果鋭い先端形状が得られないとか、細かい線
径では、砥石を当てると逃げが発生する為、線径が限定
されてしまう。又、電解研磨法によると、逆に線径が細
かい方が反応時間が短くできて有利であるが、反応を止
めるタイミングがずれると探針先端部で反応をし、鋭い
形状が得られないといった問題がある。
な研磨では、探針先端が滑らかに伸延された形態となら
ず、その結果鋭い先端形状が得られないとか、細かい線
径では、砥石を当てると逃げが発生する為、線径が限定
されてしまう。又、電解研磨法によると、逆に線径が細
かい方が反応時間が短くできて有利であるが、反応を止
めるタイミングがずれると探針先端部で反応をし、鋭い
形状が得られないといった問題がある。
更に、上記のような機械的な研磨や電解研磨による探
針は走査トンネル顕微鏡の走査において、試料表面に粗
位置出しを行なう際、探針と試料表面が軽く接触しただ
けで先端がつぶれてしまい、粗位置出し機構がしっかり
していない状態では、探針の取り換えを、頻繁に行なう
必要があるという問題があった。
針は走査トンネル顕微鏡の走査において、試料表面に粗
位置出しを行なう際、探針と試料表面が軽く接触しただ
けで先端がつぶれてしまい、粗位置出し機構がしっかり
していない状態では、探針の取り換えを、頻繁に行なう
必要があるという問題があった。
上記の問題点を解決するために、この発明は、先端を
尖らせた金属棒の先端部に導電性を有するダイヤモンド
粒を積層させることにより、探針先端部において、ダイ
ヤモンド粒の角部又は微小粒形が最先端となるように
し、極めて鋭く、硬い先端からなる探針を作製すること
を可能にした。
尖らせた金属棒の先端部に導電性を有するダイヤモンド
粒を積層させることにより、探針先端部において、ダイ
ヤモンド粒の角部又は微小粒形が最先端となるように
し、極めて鋭く、硬い先端からなる探針を作製すること
を可能にした。
上記に示した探針を走査型トンネル顕微鏡の探針とし
て用いることにより探針の最先端が、結晶性が良い比較
的大きなダイヤモンド粒の角部又は、たとえ、結晶性が
悪いダイヤモンド粒でも、加工によって形製された金属
先端部形状より微小な粒形を付けることにより、極めて
鋭く、硬い先端からなる探針を作製することが可能とな
る。
て用いることにより探針の最先端が、結晶性が良い比較
的大きなダイヤモンド粒の角部又は、たとえ、結晶性が
悪いダイヤモンド粒でも、加工によって形製された金属
先端部形状より微小な粒形を付けることにより、極めて
鋭く、硬い先端からなる探針を作製することが可能とな
る。
本実施例は、走査型トンネル顕微鏡の検出部に用いた
検出探針に関するもので、以下、図面に基づいて説明し
ていくこととする。
検出探針に関するもので、以下、図面に基づいて説明し
ていくこととする。
第４図に示す探針製作工程に従い、先ず、ロッド線を
任意の長さに切断し（本実施例では、φ1mmのステンレ
ス製ロッド線を約20mm長に切断、また、φ0.3mmのタン
グステン製ロッド線を約20mm長に切断），先端を機械研
磨（先端部120゜の円錐状）又は、電解研磨（タングス
テン線）した後、ダイヤモンド合成を行った。
任意の長さに切断し（本実施例では、φ1mmのステンレ
ス製ロッド線を約20mm長に切断、また、φ0.3mmのタン
グステン製ロッド線を約20mm長に切断），先端を機械研
磨（先端部120゜の円錐状）又は、電解研磨（タングス
テン線）した後、ダイヤモンド合成を行った。
ダイヤモンドに導電性をもたせる方法として本実施例
では、２種類の方法を用いた。
では、２種類の方法を用いた。
（第１実施例） ダイヤモンド合成として、水素，炭化水素（CH4）及
びダイヤモンド粒の抵抗値を下げる効果のあるジボラン
（B2H6）の混合ガス中で、マイクロ波無極放電を用いて
ダイヤモンドを析出する方法（マイクロ波プラズマCVD
法）により行った。
びダイヤモンド粒の抵抗値を下げる効果のあるジボラン
（B2H6）の混合ガス中で、マイクロ波無極放電を用いて
ダイヤモンドを析出する方法（マイクロ波プラズマCVD
法）により行った。
第５図に示した装置を用い、析出条件としては、第１
表に示す内容で行った。
表に示す内容で行った。
（第２実施例） ダイヤモンド合成としてまず、水素と炭化水素（C
H4）の混合ガス中で、マイクロ波プラズマCVD法により
ダイヤモンド粒を析出させた。析出条件は第２表に示
す。
H4）の混合ガス中で、マイクロ波プラズマCVD法により
ダイヤモンド粒を析出させた。析出条件は第２表に示
す。
次に、このダイヤモンド粒に導電性をもたせる為、ダ
イヤモンド粒の表面をスパッタクリーニングした後、Cr
をイオン注入した。Crの注入量は２×1017ions/cm2,Cr
イオン注入加速電圧を150kv,探針温度を200℃に設定し
て行なった。
イヤモンド粒の表面をスパッタクリーニングした後、Cr
をイオン注入した。Crの注入量は２×1017ions/cm2,Cr
イオン注入加速電圧を150kv,探針温度を200℃に設定し
て行なった。
以上、２種類の方法で、析出した粒をレーザーラマン
散乱スペクトルにより分析し、ダイヤモンド粒であるこ
とを確認した。また、抵抗値を測定し、導電性を有する
ことを確認した。更に、走査型電子顕微鏡により、探針
先端を観察したところ、第１図，第２図に示す様なダイ
ヤモンド粒による微小な先端が形成されていることが確
認できた。そして、この様にして作製した探針を走査型
トンネル顕微鏡の検出部探針として実際に装置に組込み
実験したところ、従来品にあった問題もなく安定した高
分解能が得られることを確認することができた。
散乱スペクトルにより分析し、ダイヤモンド粒であるこ
とを確認した。また、抵抗値を測定し、導電性を有する
ことを確認した。更に、走査型電子顕微鏡により、探針
先端を観察したところ、第１図，第２図に示す様なダイ
ヤモンド粒による微小な先端が形成されていることが確
認できた。そして、この様にして作製した探針を走査型
トンネル顕微鏡の検出部探針として実際に装置に組込み
実験したところ、従来品にあった問題もなく安定した高
分解能が得られることを確認することができた。
この発明によると以上説明した様に、走査型トンネル
顕微鏡の検出探針において、先端を尖らせた金属棒の先
端部に導電性を有するダイヤモンド粒を積層させること
により、探針の最先端がダイヤモンド粒の形状により決
まり、極めて鋭い探針先端が再現よく形成され、また、
ダイヤモンド粒による為、極めて硬い探針先端を作製す
ることが可能になった。
顕微鏡の検出探針において、先端を尖らせた金属棒の先
端部に導電性を有するダイヤモンド粒を積層させること
により、探針の最先端がダイヤモンド粒の形状により決
まり、極めて鋭い探針先端が再現よく形成され、また、
ダイヤモンド粒による為、極めて硬い探針先端を作製す
ることが可能になった。
第１図は本発明の探針先端部を示す断面図、第２図は探
針の先端拡大断面図、第３図はダイヤモンド粒を示す平
面図、第４図は探針製作工程説明図、第５図はダイヤモ
ンド合成装置を示す説明図である。 １……探針金属部 ２……ダイヤモンド粒の積層部
針の先端拡大断面図、第３図はダイヤモンド粒を示す平
面図、第４図は探針製作工程説明図、第５図はダイヤモ
ンド合成装置を示す説明図である。 １……探針金属部 ２……ダイヤモンド粒の積層部
フロントページの続き (72)発明者 船本 宏幸 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイ コー電子工業株式会社内 (72)発明者 伊藤 浩信 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイ コー電子工業株式会社内 合議体 審判長 寺尾 俊 審判官 下中 義之 審判官 江成 克己 (56)参考文献 特開 昭63−55845（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−60696（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−182501（ＪＰ，Ａ) 米国特許4343993（ＵＳ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】試料表面と検出探針先端部間に流れるトン
ネル電流を検出することにより原子構造を観察する走査
型トンネル顕微鏡において、前記検出探針が、先端を尖
らせた金属棒と、前記金属棒の先端部上に積層された導
電性を有するダイヤモンド粒層とからなることを特徴と
する走査型トンネル顕微鏡。 - 【請求項２】前記ダイヤモンド粒層はマイクロ波プラズ
マCVD層であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の走査型トンネル顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62109981A JP2565336B2 (ja) | 1987-05-06 | 1987-05-06 | 走査型トンネル顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62109981A JP2565336B2 (ja) | 1987-05-06 | 1987-05-06 | 走査型トンネル顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63274801A JPS63274801A (ja) | 1988-11-11 |
| JP2565336B2 true JP2565336B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=14524056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62109981A Expired - Lifetime JP2565336B2 (ja) | 1987-05-06 | 1987-05-06 | 走査型トンネル顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2565336B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0335411U (ja) * | 1989-08-11 | 1991-04-08 | ||
| JPH0755445Y2 (ja) * | 1989-09-21 | 1995-12-20 | 日本電信電話株式会社 | 走査型トンネル顕微鏡の探針 |
| GB9009675D0 (en) * | 1990-04-30 | 1990-06-20 | De Beers Ind Diamond | Probes |
| JPH0438054U (ja) * | 1990-07-30 | 1992-03-31 | ||
| KR100687796B1 (ko) | 2006-03-02 | 2007-03-02 | 고려대학교 산학협력단 | 반도체의 불순물농도 측정장치 및 측정방법 |
| US20220050125A1 (en) * | 2019-03-05 | 2022-02-17 | Showa Denko K.K. | Probe production method and surface observation method |
| CN114594075A (zh) * | 2020-12-04 | 2022-06-07 | 国仪量子(合肥)技术有限公司 | 基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4343993A (en) | 1979-09-20 | 1982-08-10 | International Business Machines Corporation | Scanning tunneling microscope |
-
1987
- 1987-05-06 JP JP62109981A patent/JP2565336B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4343993A (en) | 1979-09-20 | 1982-08-10 | International Business Machines Corporation | Scanning tunneling microscope |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63274801A (ja) | 1988-11-11 |
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