JP2585598B2 - 磁場計測装置 - Google Patents
磁場計測装置Info
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- JP2585598B2 JP2585598B2 JP62139711A JP13971187A JP2585598B2 JP 2585598 B2 JP2585598 B2 JP 2585598B2 JP 62139711 A JP62139711 A JP 62139711A JP 13971187 A JP13971187 A JP 13971187A JP 2585598 B2 JP2585598 B2 JP 2585598B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は走査型トンネル電子顕微鏡（STM）を応用し
た試料表面近傍の磁場測定を行なう磁場計測装置に関す
る。
た試料表面近傍の磁場測定を行なう磁場計測装置に関す
る。
従来のSTMは、特開昭61−220260,206148号あるいは、
アプライド フイジイクス レターズ 40（２）1982年
第178頁から第180頁（Appl.Phys.Lett.40（２）1982p
p178−180）において論じられている。
アプライド フイジイクス レターズ 40（２）1982年
第178頁から第180頁（Appl.Phys.Lett.40（２）1982p
p178−180）において論じられている。
タングステンチツプを試料表面に接近させ、両者の間
にトンネル電流を流す。このトンネル電流を一定に保つ
ようにチツプと試料との間隔を調節しながら、チツプあ
るいは試料を走査する。これにより、試料表面の情報が
得られる。
にトンネル電流を流す。このトンネル電流を一定に保つ
ようにチツプと試料との間隔を調節しながら、チツプあ
るいは試料を走査する。これにより、試料表面の情報が
得られる。
上記従来技術を用いて、磁性材の磁区を観察する方法
としては、以下の２つの方法が考えられる。
としては、以下の２つの方法が考えられる。
第１は、磁歪効果による試料表面の凹凸を観察する方
法である。しかし、厚さが10-5m程度、磁区の大きさが1
0-6程度の試料に対する磁歪効果による変位は、ほぼ10
-11m程度である。10-6mオーダーで分布する10-11mの変
位量を検出することは、非常に困難である。しかも、試
料表面は原子オーダーで平坦でありかつ不純物等が付着
していないことが必要である。
法である。しかし、厚さが10-5m程度、磁区の大きさが1
0-6程度の試料に対する磁歪効果による変位は、ほぼ10
-11m程度である。10-6mオーダーで分布する10-11mの変
位量を検出することは、非常に困難である。しかも、試
料表面は原子オーダーで平坦でありかつ不純物等が付着
していないことが必要である。
第２の方法は、偏極電子線を用いる方法である。偏極
電子を放出するチツプで試料表面を走査する。偏極方向
と平行に磁化されている磁区においてはトンネル電流は
流れにくく、反平行の磁区においては流れ易い。ニツケ
ル等の磁性材のチツプでは偏極度数％と低く実用的でな
い。EUSを用いたチツプではほぼ90％を得ているが、極
低温が必要である等の理由により使用は困難である。
電子を放出するチツプで試料表面を走査する。偏極方向
と平行に磁化されている磁区においてはトンネル電流は
流れにくく、反平行の磁区においては流れ易い。ニツケ
ル等の磁性材のチツプでは偏極度数％と低く実用的でな
い。EUSを用いたチツプではほぼ90％を得ているが、極
低温が必要である等の理由により使用は困難である。
本発明の目的は、試料表面の磁場を測定することによ
り磁区等を観察することにある。
り磁区等を観察することにある。
上記目的は、STMのチツプ先端近傍に磁場測定手段を
設けることにより、達成される。
設けることにより、達成される。
磁場測定手段としては、例えばホール効果を利用し、
チツプ側面に複数の電極を設け、各点での位置を測定す
る。
チツプ側面に複数の電極を設け、各点での位置を測定す
る。
高い空間分解能と微弱な磁場検出を実現するために
は、ジョセフソン接合を用いることもできる。
は、ジョセフソン接合を用いることもできる。
チツプと試料間には、常に一定のトンネル電流が流れ
ている。このため、チツプと垂直方向に磁場が存在する
と、チツプ及び磁場と垂直方向にチツプ側面に電位差が
生ずる。この電位差すなわちホール電圧を、チツプ側面
に取り付けられた電極により検出する。
ている。このため、チツプと垂直方向に磁場が存在する
と、チツプ及び磁場と垂直方向にチツプ側面に電位差が
生ずる。この電位差すなわちホール電圧を、チツプ側面
に取り付けられた電極により検出する。
ホール電圧を測定することにより、試料表面の微小磁
場を検出することができる。
場を検出することができる。
ジヨセフソン接合を用いる場合は、超電導材より成る
電極を２個、ほぼ1000Å程度に接近させたチツプを用い
る。２個の電極の間隙近傍の磁場強度に応じた超電導電
流が電極間に流れる。これは、両電極の電子の位相に関
連した電流であり、磁場が電子の位相のずれをもたらす
ために起きる現象である。
電極を２個、ほぼ1000Å程度に接近させたチツプを用い
る。２個の電極の間隙近傍の磁場強度に応じた超電導電
流が電極間に流れる。これは、両電極の電子の位相に関
連した電流であり、磁場が電子の位相のずれをもたらす
ために起きる現象である。
以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説
明する。
明する。
基盤４上に、チツプ１及び電極2,3が形成されてい
る。チツプ１先端部は、基盤４のエツチング処理によ
り、基盤４から突き出ている。
る。チツプ１先端部は、基盤４のエツチング処理によ
り、基盤４から突き出ている。
チツプ１と試料５とを接近させた状態で、電源６によ
り両者の間に電圧を印加し、電流を流す。紙面垂直方向
に、磁場が存在すると、電極２と３の電位差を測定する
電圧計７にはホール電圧が計測される。
り両者の間に電圧を印加し、電流を流す。紙面垂直方向
に、磁場が存在すると、電極２と３の電位差を測定する
電圧計７にはホール電圧が計測される。
基盤４上のチツプ１及び電極2,3より成る探針部を走
査することにより、試料表面の形状及び電子状態を表わ
すSTM像と試料表面近傍の磁場分布が同時に得られる。
このシステムを第２図に示す。
査することにより、試料表面の形状及び電子状態を表わ
すSTM像と試料表面近傍の磁場分布が同時に得られる。
このシステムを第２図に示す。
チツプ１と試料５間に流れる電流値は、電源６からサ
ーボ回路８へ出力される。サーボ回路８は電流値を一定
に保つため、圧電素子９を駆動させチツプ１先端と試料
５との間隔を調整する。走査回路12は、圧電素子10,11
を駆動させ、接針部の走査を行うと同時に、デイスプレ
イ13の輝点の走査も行う。双方の走査は同期されてい
る。圧電素子９の変位量を示すサーボ回路８からの信号
をデイスプレイ13に輝度信号として表示することによ
り、試料表面形状を表わすSTM像が得られる。また、電
圧計７からの信号を表示すると磁場分布が得られる。
ーボ回路８へ出力される。サーボ回路８は電流値を一定
に保つため、圧電素子９を駆動させチツプ１先端と試料
５との間隔を調整する。走査回路12は、圧電素子10,11
を駆動させ、接針部の走査を行うと同時に、デイスプレ
イ13の輝点の走査も行う。双方の走査は同期されてい
る。圧電素子９の変位量を示すサーボ回路８からの信号
をデイスプレイ13に輝度信号として表示することによ
り、試料表面形状を表わすSTM像が得られる。また、電
圧計７からの信号を表示すると磁場分布が得られる。
基盤４上のチツプ１及び電極2,3の製作は、電子線描
画装置を用いた超微細加工技術を駆使する。現時点にお
いては、0.1μｍ幅のチツプ及び電極が製作可能である
が、ホール電圧が非常に微弱であるため、電極方向のチ
ップの幅を大きくし、さらにチツプと試料間の電流も大
きくする必要がある。
画装置を用いた超微細加工技術を駆使する。現時点にお
いては、0.1μｍ幅のチツプ及び電極が製作可能である
が、ホール電圧が非常に微弱であるため、電極方向のチ
ップの幅を大きくし、さらにチツプと試料間の電流も大
きくする必要がある。
第３図は、ジヨセフソン接合を用いた例である。チツ
プ14及び電極15は、ニオブあるいはペロブスカイト（L
a,Sr,Cu,O）型の超電導材より成る半導体基盤上に形成
されたチツプ14及び電極15間のすき間は、サブミクロン
程度である。
プ14及び電極15は、ニオブあるいはペロブスカイト（L
a,Sr,Cu,O）型の超電導材より成る半導体基盤上に形成
されたチツプ14及び電極15間のすき間は、サブミクロン
程度である。
磁性材の試料表面近傍の漏れ磁場により、電極15とチ
ツプ14との超電導電子位相のずれが生じ、電極−チツプ
間に磁場強度に対応して周期的な電流が流れる。この電
流を測定することにより試料表面近傍の漏れ磁場を高精
度，高分解能で測定できる。
ツプ14との超電導電子位相のずれが生じ、電極−チツプ
間に磁場強度に対応して周期的な電流が流れる。この電
流を測定することにより試料表面近傍の漏れ磁場を高精
度，高分解能で測定できる。
本発明によれば、試料の表面形状と同時に表面近傍の
磁場を同時に計測できるので、磁区観察等に有効であ
る。
磁場を同時に計測できるので、磁区観察等に有効であ
る。
第１図は本発明の一実施例の磁場計測装置を示すブロツ
ク図、第２図は本発明の実施例の全体構成を示すブロツ
ク図、第３図は本発明の他の実施例の磁場計測装置を示
すブロツク図である。 １…チツプ、２…電極、３…電極、４…基盤、５…試
料、６…電源、７…電圧計、８…サーボ回路、9,10,11
…圧電素子、12…走査回路、13…デイスプレイ、14…チ
ツプ、15…電極、16…電流計、17…電源。
ク図、第２図は本発明の実施例の全体構成を示すブロツ
ク図、第３図は本発明の他の実施例の磁場計測装置を示
すブロツク図である。 １…チツプ、２…電極、３…電極、４…基盤、５…試
料、６…電源、７…電圧計、８…サーボ回路、9,10,11
…圧電素子、12…走査回路、13…デイスプレイ、14…チ
ツプ、15…電極、16…電流計、17…電源。
Claims (4)
- 【請求項１】先端を鋭利に尖らせた電極であるチップ
と、試料面に対して該チップを走査させる手段と、該チ
ップ先端と試料との間隔を調整する手段と、該チップあ
るいは該チップの近傍に設けられた電極とを備え、該電
極における電気的状態を測定することによって磁場を計
測することを特徴とする磁場計測装置。 - 【請求項２】上記電気的状態は、上記電極の電位である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁場計測
装置。 - 【請求項３】上記電気的状態は、上記電極を流れる電流
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁
場計測装置。 - 【請求項４】上記チップ先端と試料との間隔を調整する
手段は、チップと試料との間を流れる電流が一定となる
ように上記間隔を制御するものであることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の磁場計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62139711A JP2585598B2 (ja) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | 磁場計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62139711A JP2585598B2 (ja) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | 磁場計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63304183A JPS63304183A (ja) | 1988-12-12 |
| JP2585598B2 true JP2585598B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=15251639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62139711A Expired - Fee Related JP2585598B2 (ja) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | 磁場計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2585598B2 (ja) |
-
1987
- 1987-06-05 JP JP62139711A patent/JP2585598B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63304183A (ja) | 1988-12-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |