JP2797585B2 - 走査型トンネリング分光装置 - Google Patents
走査型トンネリング分光装置Info
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- JP2797585B2 JP2797585B2 JP587790A JP587790A JP2797585B2 JP 2797585 B2 JP2797585 B2 JP 2797585B2 JP 587790 A JP587790 A JP 587790A JP 587790 A JP587790 A JP 587790A JP 2797585 B2 JP2797585 B2 JP 2797585B2
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- controlling
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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リング分光装置に関し、更に詳
しくは、測定精度の改善に関する。
しくは、測定精度の改善に関する。
＜従来の技術＞ 走査型トンネル顕微鏡は、金属の探針を試料に対して
トンネル電流が流れる程度に接近させて両者間に電圧を
印加し、その時に流れるトンネル電流が一定になるよう
に両者間の距離を制御しながら探針を走査させた場合に
おける制御信号の変化から試料表面の形状を検出するも
のである。
トンネル電流が流れる程度に接近させて両者間に電圧を
印加し、その時に流れるトンネル電流が一定になるよう
に両者間の距離を制御しながら探針を走査させた場合に
おける制御信号の変化から試料表面の形状を検出するも
のである。
このような走査型トンネル顕微鏡を用いて測定を行う
にあたって、各測定点で走査系を保持すると共に探針と
試料との距離を制御するアクチュエータの駆動電圧も保
持し、それらの制御を一時中断した状態で探針と試料と
の間に印加する電圧を変化させ、その時の電流の変化を
測定することによりトンネリング分光を行うことができ
る。
にあたって、各測定点で走査系を保持すると共に探針と
試料との距離を制御するアクチュエータの駆動電圧も保
持し、それらの制御を一時中断した状態で探針と試料と
の間に印加する電圧を変化させ、その時の電流の変化を
測定することによりトンネリング分光を行うことができ
る。
ところで、このような装置で高精度の測定を行うため
にはノイズや振動等の影響を低減しなければならない。
にはノイズや振動等の影響を低減しなければならない。
これらの処理方法としては、測定データの平均化処
理，時間積分処理，ローパスフィルタの採用等が考えら
れるが、これらの処理の効果を十分得るためには十分な
処理時間が必要である。
理，時間積分処理，ローパスフィルタの採用等が考えら
れるが、これらの処理の効果を十分得るためには十分な
処理時間が必要である。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかし、このような従来の構成によるトンネリング分
光測定にあたっては、探針と試料との距離は制御されて
いないので温度の変動や振動等の外乱の影響を受けやす
く、十分な時間を掛けて測定を行うことができない。
光測定にあたっては、探針と試料との距離は制御されて
いないので温度の変動や振動等の外乱の影響を受けやす
く、十分な時間を掛けて測定を行うことができない。
本発明はこのような点に着目してなされたものであ
り、その目的は、トンネリング分光測定時においても探
針と試料との距離が一定になるように制御することによ
って高精度の測定が行える走査型トンネリング分光装置
を提供することにある。
り、その目的は、トンネリング分光測定時においても探
針と試料との距離が一定になるように制御することによ
って高精度の測定が行える走査型トンネリング分光装置
を提供することにある。
＜課題を解決するための手段＞ 上記課題を解決する本発明は、 探針と、 試料が配置される試料台と、 探針と試料との水平方向の相対的な位置を制御する位
置制御機構と、 探針と試料との間に働く原子間の力による探針の曲が
りを検出する変位センサと、 該変位センサの出力信号に基づいて探針と試料との距
離を制御する距離制御機構と、 探針と試料との間に電圧を印加するバイアス電圧発生
装置と、 探針と試料との間に流れるトンネル電流を検出するア
ンプを具備し、 探針と試料との距離制御を行った状態で前記バイアス
電圧発生装置の出力変圧を変化させて電圧電流特性を測
定することを特徴とするものである。
置制御機構と、 探針と試料との間に働く原子間の力による探針の曲が
りを検出する変位センサと、 該変位センサの出力信号に基づいて探針と試料との距
離を制御する距離制御機構と、 探針と試料との間に電圧を印加するバイアス電圧発生
装置と、 探針と試料との間に流れるトンネル電流を検出するア
ンプを具備し、 探針と試料との距離制御を行った状態で前記バイアス
電圧発生装置の出力変圧を変化させて電圧電流特性を測
定することを特徴とするものである。
＜作用＞ 本発明の走査型トンネリング分光装置において、探針
と試料との距離は、探針と試料との間に印加する電圧を
変化させて行う電圧電流特性の測定中も、探針と試料と
の間に働く原子間の力による探針の曲がりを検出する変
位センサの出力信号に基づいて距離制御機構によりトン
ネル電流が流れる一定の距離に制御される。
と試料との距離は、探針と試料との間に印加する電圧を
変化させて行う電圧電流特性の測定中も、探針と試料と
の間に働く原子間の力による探針の曲がりを検出する変
位センサの出力信号に基づいて距離制御機構によりトン
ネル電流が流れる一定の距離に制御される。
これにより、温度の変動や振動等の外乱の影響を除去
でき、高精度の測定が行える。
でき、高精度の測定が行える。
＜実施例＞ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。図は本発明の一実施例を示す構成図である。図にお
いて、探針１はカンチレバーとして形成されていて、試
料２との間に作用する原子間の力によって曲がるように
構成されている。試料２は試料台３に配置されていて、
探針１と試料２はトンネル電流が流れる程度に接近させ
られている。これら探針１と試料２の間にはバイアス電
圧発生装置４から直流バイアス電圧が印加されている。
この状態で流れるトンネル電流は電流／電圧変換用のI/
Vアンプ５を介して測定データとして出力される。探針
１と試料２との間に働く原子間の力による探針１の曲が
りは変位センサ６で検出され、サーボ回路７に入力され
る。該サーボ回路７は変位センサ６の出力信号に基づい
て探針１と試料２との距離をトンネル電流が流れる一定
の距離に制御するようにＺ軸アクチュエータ８を制御す
る。すなわち、サーボ回路７及びＺ軸アクチュエータ８
は変位センサ６の出力信号に基づいて探針１と試料２と
の距離をトンネル電流が流れる一定の距離に制御する距
離制御機構を構成している。なお、変位センサ６として
は例えばレーザービームを利用した非接触形の微小変位
変換器を用いる。探針１と試料２のＸ軸方向及びＹ軸方
向の相対的な位置制御は、位置制御装置９でＸ軸アクチ
ュエータ10及びＹ軸アクチュエータ11を駆動制御するこ
とにより行われる。
る。図は本発明の一実施例を示す構成図である。図にお
いて、探針１はカンチレバーとして形成されていて、試
料２との間に作用する原子間の力によって曲がるように
構成されている。試料２は試料台３に配置されていて、
探針１と試料２はトンネル電流が流れる程度に接近させ
られている。これら探針１と試料２の間にはバイアス電
圧発生装置４から直流バイアス電圧が印加されている。
この状態で流れるトンネル電流は電流／電圧変換用のI/
Vアンプ５を介して測定データとして出力される。探針
１と試料２との間に働く原子間の力による探針１の曲が
りは変位センサ６で検出され、サーボ回路７に入力され
る。該サーボ回路７は変位センサ６の出力信号に基づい
て探針１と試料２との距離をトンネル電流が流れる一定
の距離に制御するようにＺ軸アクチュエータ８を制御す
る。すなわち、サーボ回路７及びＺ軸アクチュエータ８
は変位センサ６の出力信号に基づいて探針１と試料２と
の距離をトンネル電流が流れる一定の距離に制御する距
離制御機構を構成している。なお、変位センサ６として
は例えばレーザービームを利用した非接触形の微小変位
変換器を用いる。探針１と試料２のＸ軸方向及びＹ軸方
向の相対的な位置制御は、位置制御装置９でＸ軸アクチ
ュエータ10及びＹ軸アクチュエータ11を駆動制御するこ
とにより行われる。
このような走査型トンネリング分光装置の動作を説明
する。
する。
探針１は、位置制御装置９でＸ軸アクチュエータ10及
びＹ軸アクチュエータ11を駆動制御することにより、試
料２上の各測定点に位置決めされる。該探針１は試料２
との間に働く原子間の力により曲がり、その曲がりは変
位センサ６で検出される。そして、探針１と試料２の距
離は変位センサ６の出力信号に基づいてサーボ回路７及
びＺ軸アクチュエータ８によりトンネル電流が流れる一
定の距離を保つように制御される。
びＹ軸アクチュエータ11を駆動制御することにより、試
料２上の各測定点に位置決めされる。該探針１は試料２
との間に働く原子間の力により曲がり、その曲がりは変
位センサ６で検出される。そして、探針１と試料２の距
離は変位センサ６の出力信号に基づいてサーボ回路７及
びＺ軸アクチュエータ８によりトンネル電流が流れる一
定の距離を保つように制御される。
このようにして探針１が試料２上の各測定点に位置決
めされた後、探針１と試料２の間にバイアス電圧発生装
置４から印加される直流バイアス電圧を変化させて各測
定点での電圧電流特性を測定して分光情報を得る。
めされた後、探針１と試料２の間にバイアス電圧発生装
置４から印加される直流バイアス電圧を変化させて各測
定点での電圧電流特性を測定して分光情報を得る。
このように構成することにより、トンネリング分光測
定時においても探針１と試料２の距離はトンネル電流が
流れる一定の距離を保つように制御されるので、従来の
構成に比べて温度変動や振動等の影響を軽減でき、各種
のデータ処理に十分な時間を掛けることができることか
ら高精度の測定が行える。
定時においても探針１と試料２の距離はトンネル電流が
流れる一定の距離を保つように制御されるので、従来の
構成に比べて温度変動や振動等の影響を軽減でき、各種
のデータ処理に十分な時間を掛けることができることか
ら高精度の測定が行える。
＜発明の効果＞ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、トンネ
リング分光測定時においても探針と試料との距離が一定
になるように制御することによって高精度の測定が行え
る走査型トンネリング分光装置を提供することができ
る。
リング分光測定時においても探針と試料との距離が一定
になるように制御することによって高精度の測定が行え
る走査型トンネリング分光装置を提供することができ
る。
図は本発明の一実施例を示す構成図である。 １……探針、２……試料 ３……試料台、 ４……バイアス電圧発生装置 ５……I/Vアンプ、６……変位センサ ７……サーボ回路、８……Ｚ軸アクチュエータ ９……位置制御装置 10……Ｘ軸アクチュエータ 11……Ｙ軸アクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 37/00 H01J 37/28 G01B 21/30 G01B 7/34
Claims (1)
- 【請求項１】探針と、 試料が配置される試料台と、 探針と試料との水平方向の相対的な位置を制御する位置
制御機構と、 探針と試料との間に働く原子間の力による探針の曲がり
を検出する変位センサと、 該変位センサの出力信号に基づいて探針と試料との距離
を制御する距離制御機構と、 探針と試料との間に電圧を印加するバイアス電圧発生装
置と、 探針と試料との間に流れるトンネル電流を検出するアン
プを具備し、 探針と試料との距離制御を行った状態で前記バイアス電
圧発生装置の出力変圧を変化させて電圧電流特性を測定
することを特徴とする走査型トンネリング分光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP587790A JP2797585B2 (ja) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | 走査型トンネリング分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP587790A JP2797585B2 (ja) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | 走査型トンネリング分光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03210465A JPH03210465A (ja) | 1991-09-13 |
| JP2797585B2 true JP2797585B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=11623142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP587790A Expired - Fee Related JP2797585B2 (ja) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | 走査型トンネリング分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2797585B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007147347A (ja) * | 2005-11-25 | 2007-06-14 | Seiko Epson Corp | 探針、片持ち梁、走査型プローブ顕微鏡、及び走査型トンネル顕微鏡の測定方法 |
| CN109186434B (zh) * | 2018-08-07 | 2022-11-15 | 哈尔滨工业大学 | 基于三维量子隧穿的非接触亚纳米传感方法与装置 |
-
1990
- 1990-01-12 JP JP587790A patent/JP2797585B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03210465A (ja) | 1991-09-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |