JP3210202B2 - 走査プローブ顕微鏡における試料加熱装置 - Google Patents
走査プローブ顕微鏡における試料加熱装置Info
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- JP3210202B2 JP3210202B2 JP03950895A JP3950895A JP3210202B2 JP 3210202 B2 JP3210202 B2 JP 3210202B2 JP 03950895 A JP03950895 A JP 03950895A JP 3950895 A JP3950895 A JP 3950895A JP 3210202 B2 JP3210202 B2 JP 3210202B2
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は、走査形トンネル顕微
鏡や原子間力顕微鏡などの走査プローブ顕微鏡における
試料加熱装置に関する。
鏡や原子間力顕微鏡などの走査プローブ顕微鏡における
試料加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】 図１は従来の走査形トンネル顕微鏡に
おける試料加熱装置を示したものであり、図１（ａ）は
その斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ´断面図
である。
おける試料加熱装置を示したものであり、図１（ａ）は
その斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ´断面図
である。
【０００３】半導体試料１は導体から成る試料台２の上
に置かれ、試料押さえ３によって試料台２にしっかりと
固定されている。試料押さえ３は、試料押さえビス４に
より試料台２に固定されている。試料台２は絶縁部材５
の上に固定され、絶縁部材５は外筒６の中に嵌め込まれ
ている。試料台２にはベース７が取り付けられており、
ベース７に接続された加熱電源８を制御することによ
り、試料１が所定の温度に通電加熱される。
に置かれ、試料押さえ３によって試料台２にしっかりと
固定されている。試料押さえ３は、試料押さえビス４に
より試料台２に固定されている。試料台２は絶縁部材５
の上に固定され、絶縁部材５は外筒６の中に嵌め込まれ
ている。試料台２にはベース７が取り付けられており、
ベース７に接続された加熱電源８を制御することによ
り、試料１が所定の温度に通電加熱される。
【０００４】試料１が試料台２に堅固に固定されている
ので、振動が発生しても試料と探針間の距離は変わらな
い。このため、振動が発生しても、試料が探針に衝突し
て探針が壊れることはなく、また、正確なトンネル顕微
鏡像が得られる。
ので、振動が発生しても試料と探針間の距離は変わらな
い。このため、振動が発生しても、試料が探針に衝突し
て探針が壊れることはなく、また、正確なトンネル顕微
鏡像が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】 走査形トンネル顕微
鏡においては、探針と試料との距離が常に一定になるよ
うに、探針がＺ方向に移動される。探針のＺ方向の移動
は、探針に固定された圧電素子の伸縮によって行なわれ
るが、この圧電素子の伸縮には限りがある。
鏡においては、探針と試料との距離が常に一定になるよ
うに、探針がＺ方向に移動される。探針のＺ方向の移動
は、探針に固定された圧電素子の伸縮によって行なわれ
るが、この圧電素子の伸縮には限りがある。
【０００６】図１に示した試料加熱装置においては、試
料１が試料押さえ３により試料台２に堅固に固定されて
いるので、試料が高温に加熱されると図２に示すように
熱膨脹して歪んでしまう。図２は、試料が探針から離れ
る方向に歪んだ場合を示しているが、この場合、圧電素
子が最大に伸びても、探針が試料に所定距離まで近付か
ない時がある。このため、正確なトンネル顕微鏡像が得
られなくなる。
料１が試料押さえ３により試料台２に堅固に固定されて
いるので、試料が高温に加熱されると図２に示すように
熱膨脹して歪んでしまう。図２は、試料が探針から離れ
る方向に歪んだ場合を示しているが、この場合、圧電素
子が最大に伸びても、探針が試料に所定距離まで近付か
ない時がある。このため、正確なトンネル顕微鏡像が得
られなくなる。
【０００７】また、逆に、試料が探針に近付く方向に歪
むと、圧電素子が最大に縮んでも、探針と試料との距離
を所定距離に保てず、正確なトンネル顕微鏡像が得られ
ない場合がある。さらに、試料が探針側に大きく歪む
と、探針が試料に衝突して探針が壊れてしまう。
むと、圧電素子が最大に縮んでも、探針と試料との距離
を所定距離に保てず、正確なトンネル顕微鏡像が得られ
ない場合がある。さらに、試料が探針側に大きく歪む
と、探針が試料に衝突して探針が壊れてしまう。
【０００８】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、試料が高温に加熱されても熱膨脹し
て歪まない走査プローブ顕微鏡における試料加熱装置を
提供することにある。
ので、その目的は、試料が高温に加熱されても熱膨脹し
て歪まない走査プローブ顕微鏡における試料加熱装置を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】 この目的を達成する本
発明の走査プローブ顕微鏡における試料加熱装置は、試
料の両端を固定する固定手段が試料の熱膨脹方向と同じ
方向に熱膨脹するように構成されている。
発明の走査プローブ顕微鏡における試料加熱装置は、試
料の両端を固定する固定手段が試料の熱膨脹方向と同じ
方向に熱膨脹するように構成されている。
【００１０】
【実施例】 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明
する。図３は本発明の実施例として示した走査トンネル
顕微鏡の試料加熱装置であり、図３（ａ）はその斜視
図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ´断面図である。
図３において、図１と同一番号を付したものは同一構成
要素を示す。
する。図３は本発明の実施例として示した走査トンネル
顕微鏡の試料加熱装置であり、図３（ａ）はその斜視
図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ´断面図である。
図３において、図１と同一番号を付したものは同一構成
要素を示す。
【００１１】図３に示した試料加熱装置において、図１
に示した従来の試料加熱装置と異なる点は、試料台９と
試料押さえ１０である。試料台９の試料載置部９ａは、
試料面に垂直な固定端９ｃから中心軸Ｏ（試料中央部の
探針が近付けられる観察部位を通り試料面に垂直な軸）
と反対側（外向き）に伸びている。また、試料押さえ１
０の試料押さえ部１０ａは、試料面に垂直な固定端１０
ｃから中心軸Ｏと反対側（外向き）に伸びている。
に示した従来の試料加熱装置と異なる点は、試料台９と
試料押さえ１０である。試料台９の試料載置部９ａは、
試料面に垂直な固定端９ｃから中心軸Ｏ（試料中央部の
探針が近付けられる観察部位を通り試料面に垂直な軸）
と反対側（外向き）に伸びている。また、試料押さえ１
０の試料押さえ部１０ａは、試料面に垂直な固定端１０
ｃから中心軸Ｏと反対側（外向き）に伸びている。
【００１２】このような構成において、加熱電源８が制
御され、例えば半導体の試料１が通電加熱されると、試
料１は軸Ｏに対して外向きに熱膨脹する。
御され、例えば半導体の試料１が通電加熱されると、試
料１は軸Ｏに対して外向きに熱膨脹する。
【００１３】さて、試料１が半導体である場合、半導体
試料１が発熱し、そこで発生した熱は、試料台９及び試
料押さえ１０に伝わり、更に絶縁部材５へと伝わってい
く。この時、試料載置部９ａおよび試料押さえ部１０ａ
は、夫々の固定端９ｃ，１０ｃから中心軸Ｏと反対側に
伸びているので、半導体試料１で発生した熱により、試
料載置部９ａおよび試料押さえ部１０ａは、固定端９
ｃ，１０ｃを基準とすると軸Ｏと反対側に（矢印Ａ方
向）熱膨脹する。これとは逆に、試料台９の支持部９ｂ
および試料押さえ１０の支持部１０ｂは、より温度の低
い絶縁部材５と試料台との接触部分を基準とすると、軸
Ｏ方向に（矢印Ｂ方向）熱膨脹する。試料載置部９ａお
よび試料押さえ部１０ａは、試料に直接触れているので
支持部９ｂ，１０ｂよりも高温であり、試料載置部９ａ
および試料押さえ部１０ａの熱膨脹は支持部９ａ，９ｂ
のそれよりも大きい。このため、全体としては、試料載
置部９ａおよび試料押さえ部１０ａは、試料１の伸びる
方向にすなわち、軸Ｏに対して外向きに伸び、試料１の
伸びを吸収するかたちになるので試料１の熱膨脹による
変形は最小限に抑えられる。
試料１が発熱し、そこで発生した熱は、試料台９及び試
料押さえ１０に伝わり、更に絶縁部材５へと伝わってい
く。この時、試料載置部９ａおよび試料押さえ部１０ａ
は、夫々の固定端９ｃ，１０ｃから中心軸Ｏと反対側に
伸びているので、半導体試料１で発生した熱により、試
料載置部９ａおよび試料押さえ部１０ａは、固定端９
ｃ，１０ｃを基準とすると軸Ｏと反対側に（矢印Ａ方
向）熱膨脹する。これとは逆に、試料台９の支持部９ｂ
および試料押さえ１０の支持部１０ｂは、より温度の低
い絶縁部材５と試料台との接触部分を基準とすると、軸
Ｏ方向に（矢印Ｂ方向）熱膨脹する。試料載置部９ａお
よび試料押さえ部１０ａは、試料に直接触れているので
支持部９ｂ，１０ｂよりも高温であり、試料載置部９ａ
および試料押さえ部１０ａの熱膨脹は支持部９ａ，９ｂ
のそれよりも大きい。このため、全体としては、試料載
置部９ａおよび試料押さえ部１０ａは、試料１の伸びる
方向にすなわち、軸Ｏに対して外向きに伸び、試料１の
伸びを吸収するかたちになるので試料１の熱膨脹による
変形は最小限に抑えられる。
【００１４】図４は本発明の他の実施例として示した走
査トンネル顕微鏡の試料加熱装置の概略図であり、図４
において、前記図３と同一番号を付したものは同一構成
要素を示す。
査トンネル顕微鏡の試料加熱装置の概略図であり、図４
において、前記図３と同一番号を付したものは同一構成
要素を示す。
【００１５】試料１が載置されている試料台１１の試料
載置部１１ａは、試料に垂直な固定端１１ｃから中心軸
Ｏと反対側（外向き）に伸びている。また、試料１を押
さえている試料押さえ１２の試料押さえ部１２ａは、試
料に垂直な固定端１２ｃから中心軸Ｏと反対側（外向
き）に伸びている。試料載置部１１ａおよび試料押さえ
部１２ａの材料としては、熱膨脹係数が半導体試料１と
同程度のものが選ばれ、また、試料台１１および試料押
さえ１２の支持部１１ｂ，１２ｂの材料としては、熱膨
脹係数が半導体試料１よりもかなり低いものが選ばれて
いる。
載置部１１ａは、試料に垂直な固定端１１ｃから中心軸
Ｏと反対側（外向き）に伸びている。また、試料１を押
さえている試料押さえ１２の試料押さえ部１２ａは、試
料に垂直な固定端１２ｃから中心軸Ｏと反対側（外向
き）に伸びている。試料載置部１１ａおよび試料押さえ
部１２ａの材料としては、熱膨脹係数が半導体試料１と
同程度のものが選ばれ、また、試料台１１および試料押
さえ１２の支持部１１ｂ，１２ｂの材料としては、熱膨
脹係数が半導体試料１よりもかなり低いものが選ばれて
いる。
【００１６】このような構成において、加熱電源８が制
御され、半導体試料１が通電加熱されると、試料１は軸
Ｏに対して外向きに熱膨脹する。
御され、半導体試料１が通電加熱されると、試料１は軸
Ｏに対して外向きに熱膨脹する。
【００１７】前述したように、半導体試料１で発生した
熱は、半導体試料１よりも温度の低い試料台１１及び試
料押さえ１２に伝わり、その熱により、試料載置部１１
ａおよび試料押さえ部１２ａは軸Ｏに対して外向きに熱
膨脹し、支持部１１ｂ，１２ｂは軸０方向に熱膨脹す
る。試料載置部１１ａおよび試料押さえ部１２ａは、支
持部１１ｂ，１２ｂよりも熱膨脹係数が大きいので、試
料載置部１１ａおよび試料押さえ部１２ａの熱膨脹は支
持部１１ｂ，１２ｂのそれよりも大きい。このため、試
料載置部１１ａおよび試料押さえ部１２ａは、試料１と
同じように軸Ｏに対して外向きに伸び、試料１に歪は発
生しない。
熱は、半導体試料１よりも温度の低い試料台１１及び試
料押さえ１２に伝わり、その熱により、試料載置部１１
ａおよび試料押さえ部１２ａは軸Ｏに対して外向きに熱
膨脹し、支持部１１ｂ，１２ｂは軸０方向に熱膨脹す
る。試料載置部１１ａおよび試料押さえ部１２ａは、支
持部１１ｂ，１２ｂよりも熱膨脹係数が大きいので、試
料載置部１１ａおよび試料押さえ部１２ａの熱膨脹は支
持部１１ｂ，１２ｂのそれよりも大きい。このため、試
料載置部１１ａおよび試料押さえ部１２ａは、試料１と
同じように軸Ｏに対して外向きに伸び、試料１に歪は発
生しない。
【００１８】上記実施例においては、試料は通電加熱さ
れるが、電気抵抗値が通電加熱に適さない試料の場合、
試料をセラミックヒータにより加熱してもよい。
れるが、電気抵抗値が通電加熱に適さない試料の場合、
試料をセラミックヒータにより加熱してもよい。
【００１９】また、本発明は原子間力顕微鏡の試料加熱
装置にも応用可能である。
装置にも応用可能である。
【００２０】
【発明の効果】 本発明によれば、試料固定手段が試料
の熱膨脹方向と同じ方向に熱膨脹するように構成されて
いるので、試料を加熱しても試料に歪が発生しない。こ
のため、加熱状態における正確な試料像を得ることがで
きる。
の熱膨脹方向と同じ方向に熱膨脹するように構成されて
いるので、試料を加熱しても試料に歪が発生しない。こ
のため、加熱状態における正確な試料像を得ることがで
きる。
【図１】従来の走査トンネル顕微鏡の試料加熱装置を示
したものである。
したものである。
【図２】半導体試料が歪んだ状態を示した図である。
【図３】本発明の実施例として示した走査トンネル顕微
鏡の試料加熱装置を示したものである。
鏡の試料加熱装置を示したものである。
【図４】本発明の他の実施例として示した走査トンネル
顕微鏡の試料加熱装置を示したものである。
顕微鏡の試料加熱装置を示したものである。
１ 半導体試料 ２ 試料台 ３ 試料押さえ ４ 試料押さえビス ５ 絶縁部材 ６ 外筒 ７ ベース ８ 加熱電源 ９ 試料台 ９ａ 試料載置部 ９ｂ 支持部 ９ｃ 固定端 １０ 試料押さえ １０ａ 試料押さえ部 １０ｂ 支持部 １０ｃ 固定端 １１ 試料台 １１ａ 試料載置部 １１ｂ 支持部 １２ 試料押さえ １２ａ 試料押さえ部 １２ｂ 支持部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｊ 37/28 Ｇ１２Ｂ 1/00 ６０１Ｈ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 13/10 - 13/24 G12B 21/00 - 21/24 G01B 7/34 G02B 21/30 H01J 37/20 H01J 37/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 試料の両端を固定する固定手段と、前記
試料を加熱する手段とを備えた走査プローブ顕微鏡にお
ける試料加熱装置において、前記固定手段が試料の熱膨
脹方向と同じ方向に熱膨脹するように構成されているこ
とを特徴とする走査プローブ顕微鏡における試料加熱装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03950895A JP3210202B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 走査プローブ顕微鏡における試料加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03950895A JP3210202B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 走査プローブ顕微鏡における試料加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08233834A JPH08233834A (ja) | 1996-09-13 |
| JP3210202B2 true JP3210202B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=12554991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03950895A Expired - Fee Related JP3210202B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 走査プローブ顕微鏡における試料加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3210202B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010027054A1 (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-11 | 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 | カンチレバー加熱機構、それを用いたカンチレバーホルダ、及び、カンチレバー加熱方法 |
| CN103149072B (zh) * | 2013-01-25 | 2014-11-05 | 中国科学院化学研究所 | 一种显微观察中维持载物皿温度恒定的加热装置和系统 |
| CN106443075A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-02-22 | 南京大学 | 一种用于原子力显微镜的温控样品台和温控系统 |
-
1995
- 1995-02-28 JP JP03950895A patent/JP3210202B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08233834A (ja) | 1996-09-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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