JPH01270602A - 走査型トンネル顕微鏡の微動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、走査型トンネル顕微鏡（以下、ＳＴＭと記
す）の微動機構に係り、特に円筒形の圧電素子を用いた
三次元微動機構に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、ＳＴＭは一対の粗動機構と微動機構とを備えて
おり、例えば観察すべき試料が粗動機構に保持される一
方、探針が微動機構に設けられている。そして、まず粗
動機構により試料面を探針の先端部近傍に接近させた後
、試料と探針との間に電圧を印加しつつこれらの間に所
定の大きさのトンネル電流が流れるまで、微動機構を用
いて探針をさらに試料面に接近させる。次に、微動機構
により探針を試料面に沿って走査し、このときのトンネ
ル電流の変化を利用して試料表面の凹凸形状が原子尺度
で求められる。

従来、このようなＳＴＭの微動機構としては、■Ｇ、Ｂ
ｉｎｎｉｇａｎｄ　Ｄ、Ｐ、Ｅ、Ｓｍ１ｔｈ：　Ｒｅｖ
、Ｓｃｉ、Ｉｎｓｔｒｕｍ、。

Ｖｏｌ、５７　ｐｐ１６８８−１６８９　（１９８６）
及び■に、Ｂｅ５ｏｃｋｅ：　５ａｒｆａｃｅ　５ｃｉ
ｅｎｃｅ、、Ｖｏｌ、１８１　ｐｐ１４５−に開示され
ているような円筒形の圧電素子を用いたものが知られて
いる。

これらの微動機構では、圧電素子からなる円筒の一端が
微動機構本体に機械的に固定され、その円筒の他端側に
探針が取り付けられている。また、円筒の内壁及び外壁
上にはそれぞれ電極が設けられている。そして、これら
の電極に電圧を印加すると、圧電素子に歪が生じ、これ
により探針の微動がなされる。

また、探針には取り出し導線が接続されており、探針と
試料との間に流れるトンネル電流はこの取り出し導線に
より取り出され、測定装置で測定される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、トンネル電流は極めて微弱なものである
ため、取り出し導線内を流れる際に、圧電素子の電極に
印加した電圧の変化の影響及び微動機構外部からの電気
的雑音の影響を受は易く、従来の微動機構はトンネル電
流を正確に取り出すことが困難であるという問題点を有
していた。

この発明はこのような問題点を解消するためになされた
もので、圧電素子の電極に印加した電圧の変化の影響や
微動機構外部からの電気的雑音の影響を低減し、トンネ
ル電流を正確に取り出すことのできるＳＴＭの微動機構
を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るＳＴＭの微動機構は、機構本体と、 円筒形に形成され、その一端が前記機構本体に固定され
た圧電素子と、 前記圧電素子の内壁上及び外壁上にそれぞれ設けられた
電極と、 前記圧電素子の他端側において前記圧電素子の中心軸方
向外方へ延出して設けられた探針と、前記圧電素子の中
心軸上に設けられると共に、一端は前記圧電素子内から
前記探針に電気的に接続され、他端は前記圧電素子の前
記機構本体との固定側を通って前記圧電素子の外方へ延
出する導電手段と 前記導電手段の外周部に設けられ、前記導電手段を電気
的にシールドするシールド手段とを備えたちのである。

〔作用〕

この発明においては、探針に接続された導電手段が円筒
形の圧電素子内で且つこの円筒の中心軸上を通って微動
機構外に導かれると共に、この導電手段の外周部に形成
されたシールド手段によって導電手段は電気的にシール
ドされる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図はこの発明にかかるＳＴＭの微動機構の第１実施
例を示す断面図である。平板状の機構本体く以下、本体
と記す）（１）の上に、円筒Ｃを形成する圧電素子（２
）の一端部（２ａ）がエポキシ樹脂等の接着剤により固
定され、この圧電素子（２）の内壁及び外壁上に電極（
３）が形成されている。

ここで、電極（３）は銀あるいはニッケルから形成され
、第２図に示すように、円筒Ｃの外周部に設けられると
共に周に沿って四分割された電極（３ｘ＋Ｌ（３ｘ−Ｌ
（３ｙ”）及び（３ｙ−）と、円筒Ｃの内周全面に設け
られた電；［！（３２）とから構成されている。第２図
において、電極（３ｘ”）と（３Ｘ−）は互いにＸ軸上
で対向し、電＆（３ｙ”）と（Ｂ　ｙ−）は互いにＹ軸
上で対向している。これらの電極（３ｘ＋）、（３ｘ−
）　、（３ｙ＋）　、（３ｙ−）及び（３Ｚ）にはそれ
ぞれリード線（３１）〜（３５）が接続されている。ま
た、圧電素子（２）は例えばチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ｂ（Ｚｒ−Ｔｉ）Ｏｓ）から形成され、円筒Ｃの側面の
法線方向を電界方向、円筒Ｃの中心軸（Ｚ軸）方向を歪
方向として分極処理が施されている。

第１図及び第３図に示すように、円筒形の圧電素子（２
）の他端部（２ｂ）には円盤形状の探針保持部材（４）
が嵌合され、これにより円筒Ｃが閉じられている。探針
保持部材（４）は、セラミック等の電気的絶縁体を主材
料としており、エポキシ樹脂等の接着剤により円筒Ｃの
内壁に電気絶縁して固定されている。また、探針保持部
材（４）は円筒Ｃの中心軸（Ｚ軸）上に貫通孔（４ａ）
を有しており、この貫通孔（４ａ）に探針（５）が挿入
されている。

さらに、探針保持部材（４）はその周縁に近い部分にも
貫通孔（４ｂ）を有し、円筒Ｃの内壁上の電極（３Ｚ）
に接続されたリード線（３５）がこの貫通孔（４ｂ）を
通って円筒Ｃ外部に引き出されている。

探針（５〉は、例えば直径０．２５ｍｍのタングステン
（Ｗ）あるいは白金　イリジウム（Ｐｔ−１ｒ）合金か
らなるワイヤの先端を機械加工でとがらせたちのてあり
、この探針（５）の先端部が探針保持部材（４）からＺ
軸方向に延出している。一方、探針（５）の後端部は貫
通孔（４ａ）を通って円筒Ｃ内部にわずかに突出してお
り、ここに導電手段として銅からなる導線（６）の一端
か電気的に接続されている。

この導線（６）は円筒Ｃの中心軸（Ｚ軸）上に配置され
、その他端は本体（１）に設けられた貫通孔（１ａ）を
通って円筒Ｃ外部へ導かれている。

導線（６）の外周部にはシールド手段（７）が形成され
ている。シールド手段（７）は、導線（６）の外周部を
囲繞するポリエチレン等の絶縁体（７ａ）と、この絶縁
体（７ａ）の外周部に設けられ軟銅線の編組からなる外
部導体（７ｂ）とを有している。このシールド手段（７
）は、導線（６）と共に本体（１）の貫通孔（１ａ）を
通って円筒Ｃ外部へ導かれている。

尚、外部導体（７ｂ）は円筒Ｃ外部にて接地されている
。

圧電素子（２）の本体（１）との固定端部（２ａ）には
円盤形状の導線保持部材（８）が嵌合されている。

導線保持部材（８）は、セラミック等の電気的絶縁体を
主材料としており、エポキシ樹脂等の接着剤により円筒
Ｃの内壁に電気絶縁して固定されると共に本体（１）上
に固定されている。また、導線保持部材（８）は円筒Ｃ
の中心軸（Ｚ軸）上に貫通孔（８ａ）を有しており、こ
の貫通孔（８ａ）に導線（６）及びシールド手段（７）
が挿入され固定されている。

尚、本体（１）は、例えばインパール（ＩＮＶＡＲ，Ｆ
ｅ６４χ−Ｎｉ３６％）のように、電気的良導体で且つ
熱膨張＝７− 係数の小さい材質から形成することが望ましい。

上述したように、圧電素子（２）は円筒Ｃの側面の法線
方向を電界方向、円筒Ｃの中心軸（Ｚ軸）方向を歪方向
として分極処理が施されているので、円筒Ｃ外周部の四
つの電極（３ｘ”）　、（３ｘ−）　、（３ｙ”）及び
（３ｙ−）を接地して０電位とすると共に円筒Ｃ内周部
の電極（３Ｚ）に電圧十■を印加すると、圧電素子（２
）はＺ軸方向に δ＝±ｄＸ　（Ｌ／Ｗ）Ｘ　Ｖ の変位で伸縮する。ただし、ｄは圧電素子（２）の圧電
歪定数、Ｌは円筒Ｃの長さ、Ｗは円筒Ｃの肉厚である。

また、円筒Ｃ外周部の一対の電極（３ｘ”）及び（３ｘ
”−）と円筒Ｃ内周部の電極（３ｚ）とを接地すると共
に円筒Ｃ外周部の一対の電極（Ｂ　ｙ”）及び（３ｙ−
）に互いに逆極性の電圧±Ｖを印加すると、電極（３ｙ
”）と電極（３Ｚ）との間及び電極（３ｙ−）と電極（
３ｚ）との間に位置する圧電材料がＺ軸方向において互
いに逆向きに伸縮するのて、円筒ＣはＹ−Ｚ面内で湾曲
することになる。

同様に、電極（３ｙ”）、（３ｙ”’）及び（３ｚ）を
接地すると共に一対の電極（３ｘ”）及び（３ｘ−）に
互いに逆極性の電圧上■を印加すると、今度は円筒Ｃは
Ｘ−Ｚ面内で湾曲する。

従って、電極（３）に印加する電圧を調節することによ
り、圧電素子（２）の他端部（２ｂ）側に取り付けられ
た探針（５）を三次元走査させることができる。

次に、この第１実施例の微動機構に粗動機構を組み合わ
せて構成したＳＴＭの構造例を第４図に示す。

微動機構の板状の本体（１）に平行で且つ対向して粗動
機構固定部（１１）が配置され、これら本体（１）及び
粗動機構固定部（１１）が連結部（１２）により連結さ
れ一体化されている。微動機構の圧電素子（２）は、粗
動機構固定部（１１）側に向けて本体（１）上に固定さ
れている。粗動機構固定部（１１）には、粗動機構とし
て差動マイクロメータ（１３）がその作動部を微動機構
の探針（５）に向けて設置されている。さらに差動マイ
クロメータ（１３）の作動部に試料（１４）が取り付け
られており、探針（５）の先端部に対向している。

尚、粗動機構固定部（１１）及び連結部（１２）は微動
機構の本体（１）と同様にインパール等の電気的良導体
から形成され、差動マイクロメータ（１３）も金属等の
導体から形成されている。また、差動マイクロメータ（
１３）と粗動機構固定部（１１）とは互いに接触するこ
とにより電気的に接続されている。その結果、微動機構
の本体（１）は試料（１４）に電気的に接続されている
。

また、電極（３）に接続された各リード線（３１）〜（
３５）は図示しない電圧印加装置に接続され、本体（１
）及び導線（６）はそれぞれ図示しないトンネル電流測
定装置に電気的に接続されている。

この実施例の動作を以下に述べる。

まず、本体（１）及びシールド手段（７）の外部導体（
７ｂ）を接地する。このとき、探針（５）及び導線（６
）は、探針保持部材（４）及びシールド手段（７）の絶
縁体（７ａ）によって本体（１）及び試料（１４）から
絶縁されている。

次に、差動マイクロメータ（１３）により、試料（１４
）を探針（５）に接近させ、試料（１４）と探針（５）
の先端部との間隔を１０ｎｍ程度にまで縮める。

そして、圧電素子（２）外周部の電極（３ｘ”）　、（
３ｘ”−）と電極（３ｙ”）、（３ｙ”’）の各対に、
接地電位を０とした逆極性で同じ大きさの一対の三角波
電圧をそれぞれ印加し、円筒ＣをＸ−Ｚ面内及びＹ−Ｚ
面内で湾曲させる。これにより、探針（５）の先端部は
試料（１４）表面に沿ってＸＹ二次元走査される。

このとき、各電極（３ｘ勺、（３ｘ−）、（３ｙ”）及
び＜Ｂｙ”）は、探針（５）が位置するＺ軸に対して軸
対称に配置されているので、これら各電極に印加された
電圧による探針（５）への静電誘導の影響は小さなもの
となる。

この状態で、トンネル電流測定装置（図示せず）から本
体（１）と導線（６）の間、すなわち試料（１４）と探
針（５）の間に約１００ｍＶの直流電圧を印加し、導線
（６）を通してトンネル電流の監視を開女合する。

さらに、圧電素子（２）内周部の電極（３Ｚ）に直流電
圧Ｖｚを印加し、この電圧Ｖｚの値を徐々に上昇させる
ことにより、トンネル電流の測定値が設定値く例えば、
１ｎＡ）となるまで探針（５）の先端部を試料（１４）
表面に近づける。

ところで、上述したように電極（３ｘ＋）、（３ｘ−）
、（Ｂｙ”）及び（３ｙ−）への三角波電圧の印加によ
り、探針（５）の先端部は試料（１４）表面に沿ってＸ
Ｙ二次元走査されているので、トンネル電流は一旦設定
値となっても、試料（１４）表面の凹凸によってすぐに
設定値からすれてしまう。

そこて、例えば定電流法によるフィードバック法［Ｇ　
、　Ｆ　、Δ、ｖａｎ　ｄｅ　Ｗａｌｌｅ、　Ｊ、Ｗ、
Ｇｅｒｒｉｔｓｅｎ、’Ｈ，ｖａｎＫｅｍｐｅｎ、　ａ
ｎｄ　ＰＪｙｄｅｒ：Ｒｅｖ、Ｓｃｉ、Ｉｎｓｔｒｕｍ
、、　Ｖｏｌ、５６゜ｐｐ１５７３−１５７６（１９８
５）］を用いてトンネル電流の制御を行う。この方法で
は、実際に測定されたトンネル電流と設定値との差（誤
差電流）に比例した誤差電圧ｄＶｚが直流電圧■２に加
えて電極（３ｚ）に印加され、誤差電流か０となるよう
に探針（５）のＺ軸方向の微調節が行なわれる。このよ
うにすることにより、トンネル電流は試料（１４）表面
の凹凸に拘わらず常に設定値に保持される。

このとき探針（５）の先端部のＸＹ二次元走査と同期さ
せて、直流電圧Ｖｚに付加された誤差電圧ｄＶｚを例え
ばＣＲＴ（図示せず）等で表示すれば、試料（１４）表
面の原子尺度の表面観察が可能となる。

尚、トンネル電流を取り出す導線（６）は圧電素子（２
）の円筒Ｃ外へ導かれると共にシールド手段（７）で電
気的にシールドされているので、電極（３）に印加した
電圧や探針（５）と試料（１４）との間に印加した誤差
電圧ｄＶｚの振幅変化及び周波数帯域幅が大きくても、
これらの影響をほとんど受けずに正確にトンネル電流を
測定することができる。

また、圧電素子（２）の円筒Ｃの一端（２ａ）がエポキ
シ樹脂等の強力な接着剤で本体（１）に固着されている
ので、試料（１４）表面の凹凸形状に対応した誤差電圧
ｄＶｚは正確に円筒Ｃの他端（２ｂ〉側の探針（５）の
機械的変位に変換される。

本体（１）、粗動機構固定部（１１）及び連結部（１２
）をインバールのような熱膨張係数の小さい材質から形
成すれば、ＳＴＭの動作中に周囲温度によって探針（５
）の先端部と試料（１４）表面との間隔が変化すること
が抑えられ、安定した表面観察が可能となる。

第５図は微動機構の第２実施例を示している。

この実施例では、探針保持部材（４）の貫通孔（４ａ）
内に金属等の導体からなる直線状の細管（５１）が挿入
され、接着剤（５２）で固定されている。細管（５１）
の先端部は探針保持部材（４）がらＺ軸方向に延出し、
後端部は探針保持部材（４）がられずかに円筒Ｃ内に突
出してハンダ（５３）により導線（６）の一端に電気接
続されている。そして、細管（５１）内に探針（５）が
着脱自在に挿入されている。

探針（５）と細管（５１）とは、互いに機械的に接触す
ることにより、電気的な接続がなされている。

従って、探針（５）の細管（５１）内に挿入される部分
を予め少し曲げておけば、探針（５）の弾力性によって
探針（５）と細管（５１）との電気的な接続がより確実
なものとなる。

この第２実施例のような構造とすることにより、使用さ
れて先端の傷ついた探針（５）を容易に新しい探針（５
）に交換することが可能となる。

ここで、この第２実施例における微動機構の各部材の材
質及び寸法等を詳細に述べる。

圧電素子（２）の材料としては、強誘電体のチタン酸鉛
（ＰｂＴｉＯｓ）と反強誘電体のジルコン酸鉛（ＰｂＺ
ｒＯ３）との固溶体のうち、円筒形圧電素子として周囲
環境の変化に安定で且つ適切な機械的変位の電圧感度が
得られるように、キューり温度、クリープ特性、ヒステ
リシス特性及び圧電歪定数を考慮した混合比のものを用
いる。また、圧電素子（２）の寸法は、適切な機械的変
位が得られるよう圧電歪定数と関連させて決定する。例
えば、圧電歪定数ｄ−−３００ｘ　１０−１２ｍ／Ｖ、
キューり温度的２００℃のチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ
（Ｚｒ　Ｔｌ）０３）を、内径１０ｍｍ　、外径１２ｍ
ｍ、厚さ１ｍｍ、長さ１２ｎ＋ｍの円筒形状にして、Ｘ
ＹＺ各方向の電圧感度約３０人／Ｖ（−３ａｍ／Ｖ）で
用いる。

電極く３）は、圧電素子（２）の円筒Ｃの表面上に銀の
焼き付け、あるいはニッケルの無電解メツキのより例え
は厚さ３μ枦程度に形成される。円筒Ｃ外周部において
四分割された電極（３ｘ”）、（３ｘ−）。

（３ｙ”）及び（Ｂｙ−）は例えは互いに間隔１ｍｍを
隔てて配置される。各リード線（３１）〜（３５）は直
径０．２１の銅線からなり、中性のヤニ入りハンダ（５
３）を用いて各電極に接続される。

探針（５）は直径０．２５ｍｍのタングステン（Ｗ）や
白金・イリジウム（Ｐｔ９０％−１ｒｌＯ％）合金から
なるワイヤの先端を機械加工あるいは電解研摩でとがら
せて用いる。

探針保持部材（４）及び導線保持部材（８）は溶融石英
（Ｓｉｎ２）やマコール（ＭへＣ０Ｒ）等のセラミック
のような電気的絶縁物から形成され、接着剤（５２）に
より圧電素子（２）に固定される。

接着剤（５′２）としては、例えば液たれを防止するた
めに稲麦性（ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｉｃ性）を備えたエポ
キシ樹脂と、芳香族アミン系の硬化剤とを用いる。

導線（６）は例えば直径０．５ｍｍの軟銅線で、その一
端が中性のヤニ入りハンダ（５３）により細管−１６＝ （５１）に接続される。シールド手段（７）は、導線（
６）を軸とすると共にその外周部にポリエチレンあるい
は発泡ポリエチレン等からなる絶縁体（７ａ）を介して
軟銅線の編組からなる外部導体（７ｂ）を設けた同軸構
造を有しており、所定の特性インピーダンスを有してい
る。例えは、厚さ１．２５ｍｍ、外径３ｍｍのポリエチ
レンの絶縁体く７ａ）と、素線径０．１４ｍｍ、特数９
×打数１６、ピッチ３６ｍｍ以下の軟銅線の編組の外部
導体（７ｂ）とを用い、特性インピーダンス５００Ωの
シールド手段（７）を形成する。

このシールド手段（７）の外部導体（７ｂ）を接地すれ
ば、外部から導線く６）内への電気的誘導が遮蔽される
ので、１ｎ＾のような微弱なトンネル電流は外部からの
影響をほとんど受けずに導線（６）内を流れることにな
る。また、シールド手段（７）は−定の特性インピーダ
ンスを有するのて、シールド手段（７）と同じ特性イン
ピータンスの外部回路、例えば差動増幅器を導線（６）
に接続することにより、電気的マツチングをとった接続
が容易に形成される。

本体（１）は、例えは温度３０〜１００℃での熱膨張係
数が２Ｘ１０−６／℃以下のインパール（Ｆｅ：６４％
、Ｎｉ：３６％）あるいは温度３０〜１００°Ｃでの熱
膨張係数が１．３ｘ　１０−６／℃以下のスーパー・イ
ンパール（Ｆｅ：６３％、Ｎｉ：３２％、Ｃｏ：５％）
等を用いる。

この本体（１）上に圧電素子（２）の他端部（２ｂ）及
び導線保持部材（８）が、また本体（１）の貫通孔（１
ａ）及び導線保持部材（８）の貫通孔（８ａ）内にシー
ルド手段（７）がそれぞれ接着剤（５２）で強固に取り
付けられる。

その結果、円筒形の圧電素子（２）は、端部（２ａ）が
自由端に、本体（１）に取り付けられた他端部（２ｂ）
が固定端になって伸縮及び湾曲することとなる。一般に
、原子尺度の表面観察を行うＳＴＭでは、探針（５）の
移動距離は大きくてもＸＹＺ各方向に１μ川以下である
。従って、上に例示したような導線（６）及びシールド
手段（７）の有する可視性により、圧電素子（２）の自
由端側に取り付けられた探針（５）の先端部は三次元走
査を十分に行い得る。

本発明の第３実施例を第６図に示す。

この第３実施例では、圧電素子（２）の表面上に設けら
れている各電極（３）の上に厚さ３〜５μｍの絶縁膜（
６１）か被覆されている。この絶縁膜（６１）は、例え
はポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆ
　１ｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）のような小さい誘電体
力率（周波数１０６〜１０７Ｈｚで２０ｘｌＯ’以下）
、大きい耐熱度（２８８℃）及び高い固有抵抗（ｌＱ１
８Ωｃｍ以上）を有する絶縁体がらなっている。絶縁膜
（６１）は圧電素子（２）の外周面上て四分割されてい
る電極（３ｘ＋）、（３ｘ−）、（３ｙ＋）及び（３ｙ
−）の間の隙間にも被覆されており、各電極は圧電素子
（２）と絶縁膜（６１）とにより周辺の雰囲気がら遮断
されている。

従って、この第３実施例の微動機構を大気中で使用する
際には、大気の湿気による電極間のリーク電流の発生を
防止することがてきる。

さらに、シールド手段（７）の絶縁体（７ａ）もこの絶
縁膜（６１）と同様にポリテトラフルオロエチレンのよ
うに小さい誘電体力率、大きい耐熱度及び高い固有抵抗
を有する絶縁物から形成すれば、加熱により容易にガス
出しを行うことができるのて、真空中での使用に適した
微動機構が得られる。

この場合、円盤形状の探針保持部材（４）に、これを貫
通する通気孔を形成すれば、この通気孔を通して円筒Ｃ
内のカス出しを行うことができる。通気孔としては、例
えば第７図に示すように、複数のスリット（４ｃ）を放
射状に形成すればよい。このとき、探夕１保持部材（４
）にリード線（３５）を通すための貫通孔（４ｂ）を設
ける必要はなく、リード線（３５）を一つのスリブ１１
４ｃ）に通せばよい。

尚、通気孔の形状は何等限定されるものではなく、スリ
ブＪ−（４ｃ）の代わりに多数の断面円形状の貫通孔を
設けてもよい。

また、第８図のように、高周波用同軸コネクタの雌部（
８１）を本体（１）にネジ（８２）等によって固定する
こともできる。このコネクタの雌部（８１）は、その中
心軸が円筒Ｃの中心軸（２軸）と一致するように配置さ
れ、雌部（８１）の中心導体部（８１ａ）に導線（６）
の端部がハンダ（５３）により電気的に接続されている
。シールド手段（７）の外部導体（７ｂ）は本体（１）
と雌部（８１）のシェル部（８１ｂ）との間に延出され
挟持されている。これにより、外部導体（７ｂ）は雌部
（８１）のシェル部（８］、ｂ）と電気的に接続される
。尚、外部導体（７ｂ）とシェル部（８ｌ　ｂ）との電
気的な接続はハンダを用いて行ってもよい。

このようにして本体（１）に同軸コネクタの雌部（８１
）を取り付ける一方で、この同軸コネクタの雄部を差動
増幅器のような外部回路に接続しておけは、これら雌部
（８１）と雄部とを用いることにより微動機構と外部回
路との接続が簡単且つ確実なものとなる。尚、使用する
同軸コネクタは、シールド手段（７）と同じ特性インピ
ーダンスを有していることが望ましい。また、同軸コネ
クタの雌部（８１）の代わりに高周波用同軸コネクタの
雄部を本体（１）に固定し、これを導線（６）及び外部
導体（７ｂ）に接続してもよいことは言うまでもない。

また、第９図に示すように、本体（１）上に接着剤（５
２）て固定された圧電素子（２）の端部（２ａ）の外周
部に固定リング（９１）を設けれは、円筒Ｃをより強固
に本体（１）に取り付けることができる。

固定リング（９１）は導線保持部材（８）と同じ厚さの
環状リングて、例えはインパールやスーパーインバール
のような熱膨張係数の小さい材質から形成され、圧電素
子（２）の端部（２ａ）の外周部と本体（１）上に接着
剤（５２）により固定される。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明にかかるＳＴＭの微動ｉ横
は、機構本体と、円筒形に形成され、その一端が前記機
構本体に固定された圧電素子と、前記圧電素子の内壁」
二及び外壁上にそれぞれ設けられた電極と、前記圧電素
子の他端側において前記圧電素子の中心軸方向外方へ延
出して設（つられた探釧と、前記圧電素子の中心軸上に
設けられると共に、一端は前記圧電素子内にて前記探針
に電気的に接続され、他端は前記圧電素子の前記ｍｓ本
体との固定側を通って前記圧電素子の外方へ延出する導
電手段と、該導電手段の外周部に設けられ、前記導電手
段を電気的にシールドするシールド手段とを備えている
ので、圧電素子の電極に印加した電圧の変化や微動機構
外部からの電気的雑音に影響されずに、正確にトンネル
電流を取り出すことがてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例に係るＳＴＭの微動機構
を示す断面図、第２図は第１実施例の圧電素子及び電極
を示す斜視図、第３図は第１実施例の一部破断概略図、
第４図は第１実施例を用いて構成したＳＴＭの斜視図、
第５図はこの発明の第２実施例を示す断面図、第６図は
第３実施例を示す断面図、第７図は第３実施例の変形例
を示す要部斜視図、第８図は第４実施例を示す要部断面
図、第９図は第５実施例を示す要部断面図である。 図において、（１）は機構本体、（２）は圧電素子、（
３）は電極、（５）は探−針、（６）は導線、（７）は
シールド手段である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 機構本体と、 円筒形に形成され、その一端が前記機構本体に固定され
   た圧電素子と、 前記圧電素子の内壁上及び外壁上にそれぞれ設けられた
   電極と、 前記圧電素子の他端側において前記圧電素子の中心軸方
   向外方へ延出して設けられた探針と、前記圧電素子の中
   心軸上に設けられると共に、一端は前記圧電素子内から
   前記探針に電気的に接続され、他端は前記圧電素子の前
   記機構本体との固定側を通って前記圧電素子の外方へ延
   出する導電手段と 前記導電手段の外周部に設けられ、前記導電手段を電気
   的にシールドするシールド手段とを備えたことを特徴と
   する走査型トンネル顕微鏡の微動機構。