JPH02171601A - 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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- JPH02171601A JPH02171601A JP32735088A JP32735088A JPH02171601A JP H02171601 A JPH02171601 A JP H02171601A JP 32735088 A JP32735088 A JP 32735088A JP 32735088 A JP32735088 A JP 32735088A JP H02171601 A JPH02171601 A JP H02171601A
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- probe
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- Pending
Links
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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。
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、試料の表面観察・分析のための走査型トン
ネル顕微鏡に関するものである。
ネル顕微鏡に関するものである。
第４図は例えばＩＢＭ Ｊ、 ＲＨＳ、 ＤＥＶＥＬＯ
Ｐ、 Ｖｏｌ、３ＯＮｏ、４． ｐ３５５−３６９（１
９８６）に示された従来の走査型トンネル顕微鏡の基本
構成を示す構成図であり、図において、１はタングステ
ンや白金で作製した探針、２は導電性の試料、３はコン
トロールユニット、４はトンネル電子、５は探針走査ユ
ニット、１０は探針−試料間距離制御信号である。
Ｐ、 Ｖｏｌ、３ＯＮｏ、４． ｐ３５５−３６９（１
９８６）に示された従来の走査型トンネル顕微鏡の基本
構成を示す構成図であり、図において、１はタングステ
ンや白金で作製した探針、２は導電性の試料、３はコン
トロールユニット、４はトンネル電子、５は探針走査ユ
ニット、１０は探針−試料間距離制御信号である。
次に動作について説明する。
導電性の金属でできた探針１と導電性の試料２の間にコ
ントロールユニット３により電圧■が印加されている。
ントロールユニット３により電圧■が印加されている。
探針走査ユニット５により、探針１を試料２の表面に接
近させると、トンネル効果によって探針１の先端から試
料２へとトンネル電子４が流れ込む。このトンネル電流
Ｉはコントロールユニット３で検出されている。このト
ンネル電流工は探針１と試料２の間の距離ｄに大きく依
存する。トンネル電流■が一定となるようにコントロー
ルユニット３から探針−試料間距離制御信号１０を探針
走査ユニット５ヘフイードバツクすることにより探針１
と試料２の距離ｄは一定に保持される０通常ｄの値は１
人〜数１０人である。
近させると、トンネル効果によって探針１の先端から試
料２へとトンネル電子４が流れ込む。このトンネル電流
Ｉはコントロールユニット３で検出されている。このト
ンネル電流工は探針１と試料２の間の距離ｄに大きく依
存する。トンネル電流■が一定となるようにコントロー
ルユニット３から探針−試料間距離制御信号１０を探針
走査ユニット５ヘフイードバツクすることにより探針１
と試料２の距離ｄは一定に保持される０通常ｄの値は１
人〜数１０人である。
いま、コントロールユニット３と探針走査ユニット５に
より、試料２の表面上に探針１で２次元走査させれば、
試料２の表面の凹凸に対応して、探針−試料間距離制御
信号１０の大きさが変化する。
より、試料２の表面上に探針１で２次元走査させれば、
試料２の表面の凹凸に対応して、探針−試料間距離制御
信号１０の大きさが変化する。
各走査点における制御信号１０の大きさを２次元表示す
れば、試料２の表面形状が得られる。
れば、試料２の表面形状が得られる。
従来の走査型トンネル顕微鏡は以上のように、探針・試
料間の距離が数人〜数１０人のオーダーで動作するよう
に構成されているので、分析スタート時に探針を試料に
接近させる時や、分析中のノイズ、外部の振動による制
御系の誤動作により、探針と試料との接触による探針損
傷が生じやすく、探針交換が必要であった。また、探針
を電解研磨や機械研磨で作製していたため、各探針形状
のバラツキも大きく、探針交換時には観察像の再現性に
も問題を生じていた。
料間の距離が数人〜数１０人のオーダーで動作するよう
に構成されているので、分析スタート時に探針を試料に
接近させる時や、分析中のノイズ、外部の振動による制
御系の誤動作により、探針と試料との接触による探針損
傷が生じやすく、探針交換が必要であった。また、探針
を電解研磨や機械研磨で作製していたため、各探針形状
のバラツキも大きく、探針交換時には観察像の再現性に
も問題を生じていた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、探針交換の必要がない走査型トンネル顕微鏡
を得ることを目的とする。
たもので、探針交換の必要がない走査型トンネル顕微鏡
を得ることを目的とする。
この発明に係る走査型トンネル顕微鏡は、探針部を液体
金属で形成したものである。
金属で形成したものである。
この発明においては、探針部を液体金属で形成したので
、液体金属と導電性試料との間に電界を印加することに
より、再現性よく探針を形成することができ、探針の交
換の必要性がなくなる。
、液体金属と導電性試料との間に電界を印加することに
より、再現性よく探針を形成することができ、探針の交
換の必要性がなくなる。
以下、この発明の一実施例を図を用いて説明する。
第１図は本発明の第１の実施例による走査型トンネル顕
微鏡の基本構成を示し、図において、２は導電性の試料
、３はコントロールユニット、４はトンネル電子、５は
探針走査ユニット、６は先端が細くなった金属微細管、
７はヒータ、８は液体金属、１０は探針−試料間距離制
御信号である。
微鏡の基本構成を示し、図において、２は導電性の試料
、３はコントロールユニット、４はトンネル電子、５は
探針走査ユニット、６は先端が細くなった金属微細管、
７はヒータ、８は液体金属、１０は探針−試料間距離制
御信号である。
次に動作について説明する。
先端を細くした高融点の金属微細管６のまわりにはヒー
タ７が取り付けられており、微細管６を加熱する。金属
微細管６の内部には、低融点で低蒸気圧の金属８、例え
ばＧａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂや低融点化したＳｉ、Ｇｅ、
Ｎｉ、Ａ１などの合金が満たされている。ヒータ７の加
熱により、内部の金属８は液体金属となる。液体金属８
は金属微細管６と電気的に導通状態にある。コントロー
ルユニット３により、金属微細管６と試料２との間に電
圧Ｖが印加され、結果的に液体金属８と試料２との間に
電界が生じる。探針走査ユニット５により、金属微細管
６とヒータ７と液体金属８とから構成した探針を試料２
を接近させると、試料２と液体金属８の先端部との間の
電界強度が大きくなり、液体金属８の先端部表面は電界
による静電気力のために次第に突出し、円錐を形成して
走査型トンネル顕微鏡の探針として利用できる。
タ７が取り付けられており、微細管６を加熱する。金属
微細管６の内部には、低融点で低蒸気圧の金属８、例え
ばＧａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂや低融点化したＳｉ、Ｇｅ、
Ｎｉ、Ａ１などの合金が満たされている。ヒータ７の加
熱により、内部の金属８は液体金属となる。液体金属８
は金属微細管６と電気的に導通状態にある。コントロー
ルユニット３により、金属微細管６と試料２との間に電
圧Ｖが印加され、結果的に液体金属８と試料２との間に
電界が生じる。探針走査ユニット５により、金属微細管
６とヒータ７と液体金属８とから構成した探針を試料２
を接近させると、試料２と液体金属８の先端部との間の
電界強度が大きくなり、液体金属８の先端部表面は電界
による静電気力のために次第に突出し、円錐を形成して
走査型トンネル顕微鏡の探針として利用できる。
なお、顕微鏡としての動作は従来例と同じである。
このように本実施例によれば、従来の金属微細探針の代
わりに液体金属で探針を構成するようにしたので、電界
の印加により再現性よく探針を構成でき、探針の交換の
必要性がない。従って、探針交換に伴う動作停止時間を
無くすことができ、製造ラインへの導入が可能となると
ともに性能の安定した走査型トンネル顕微鏡を提供でき
る。
わりに液体金属で探針を構成するようにしたので、電界
の印加により再現性よく探針を構成でき、探針の交換の
必要性がない。従って、探針交換に伴う動作停止時間を
無くすことができ、製造ラインへの導入が可能となると
ともに性能の安定した走査型トンネル顕微鏡を提供でき
る。
なお、上記第１の実施例では探針を金属微細管６とヒー
タ７と液体金属８で構成したが、これは第２図の本発明
の第２の実施例に示すように底部の中心に微細な穴があ
いたるつぼ１１と、その穴の中央部に金属針９を設け、
液体金属８が金属針９の表面を濡らすような構成とした
ものでもよい。
タ７と液体金属８で構成したが、これは第２図の本発明
の第２の実施例に示すように底部の中心に微細な穴があ
いたるつぼ１１と、その穴の中央部に金属針９を設け、
液体金属８が金属針９の表面を濡らすような構成とした
ものでもよい。
この場合、金属針９に電圧が印加され、上記第１の実施
例と同様にして、金属針の先端部にさらに液体金属８が
円錐を形成して、走査型トンネル顕微鏡の探針として動
作する。
例と同様にして、金属針の先端部にさらに液体金属８が
円錐を形成して、走査型トンネル顕微鏡の探針として動
作する。
また、上記第１の実施例では、液体金属８を金属微細管
６の中に入れる構成としたが、これは第３図の本発明の
第３の実施例に示すように金属微細管６のかわりにガラ
ス微細管６′を用いてもよく、この場合はガラス微細管
６′の上部に蒸着した高融点金属膜１２を通じて液体金
属８に電圧が印加される。
６の中に入れる構成としたが、これは第３図の本発明の
第３の実施例に示すように金属微細管６のかわりにガラ
ス微細管６′を用いてもよく、この場合はガラス微細管
６′の上部に蒸着した高融点金属膜１２を通じて液体金
属８に電圧が印加される。
このような上記第２．第３の実施例においても上記第１
の実施例と同様に探針の交換の不要で、製造ラインへの
導入が可能でしかも取り扱いの容易な走査型トンネル顕
微鏡を実現できる。
の実施例と同様に探針の交換の不要で、製造ラインへの
導入が可能でしかも取り扱いの容易な走査型トンネル顕
微鏡を実現できる。
以上のように、この発明によれば走査型トンネル顕微鏡
の探針を液体金属で構成したので、電界の作用により探
針を再現性よく再生でき、探針の損傷による探針交換の
必要がない、性能の安定した走査型トンネル顕微鏡が得
られる効果がある。
の探針を液体金属で構成したので、電界の作用により探
針を再現性よく再生でき、探針の損傷による探針交換の
必要がない、性能の安定した走査型トンネル顕微鏡が得
られる効果がある。
第１図はこの発明の第１の実施例による走査型トンネル
顕微鏡の基本構成を示す図、第２図は本発明の第２の実
施例による走査型トンネル顕微鏡の基本構成を示す図、
第３図は本発明の第３の実施例による走査型トンネル顕
微鏡の基本構成を示す図、第４図は従来の走査型トンネ
ル顕微鏡の構成を示す図である。 図において、１は探針、２は導電性の試料、３はコント
ロールユニット、４はトンネル電子、５は探針走査ユニ
ット、６は金属微細管、６′はガラス微細管、７はヒー
タ、８は液体金属、９は金属針、１０は探針−試料間距
離制御信号、１１はるつぼ、１２は高融点金属の蒸着膜
である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
顕微鏡の基本構成を示す図、第２図は本発明の第２の実
施例による走査型トンネル顕微鏡の基本構成を示す図、
第３図は本発明の第３の実施例による走査型トンネル顕
微鏡の基本構成を示す図、第４図は従来の走査型トンネ
ル顕微鏡の構成を示す図である。 図において、１は探針、２は導電性の試料、３はコント
ロールユニット、４はトンネル電子、５は探針走査ユニ
ット、６は金属微細管、６′はガラス微細管、７はヒー
タ、８は液体金属、９は金属針、１０は探針−試料間距
離制御信号、１１はるつぼ、１２は高融点金属の蒸着膜
である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (4)
- （１）導電性試料の表面観察、分析のための顕微鏡であ
って、 探針を液体金属で形成したことを特徴とする走査型トン
ネル顕微鏡。 - （２）上記液体金属を内部に有するとともに外部にヒー
タを備えた高融点の金属微細管を備え、該金属微細管と
上記導電性試料との間に電圧を印加できるようにしたこ
とを特徴とする請求項１記載の走査型トンネル顕微鏡。 - （３）上記液体金属を内部に有するとともに外部にヒー
タを備えた高融点のガラス微細管を備え、該ガラス微細
管内の液体金属と上記導電性試料との間に電圧を印加で
きるようにガラス微細管の一部に高融点の金属蒸着膜を
設けたことを特徴とする請求項１記載の走査型トンネル
顕微鏡。 - （４）上記液体金属を内部に有するとともに外部にヒー
タを備えた底部に微細孔のあるるつぼを備え、該微細孔
に金属針を貫通させ、上記るつぼ内の液体金属が金属針
を濡らすようにして金属針と導電性試料との間に電圧を
印加できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の
走査型トンネル顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32735088A JPH02171601A (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 走査型トンネル顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32735088A JPH02171601A (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 走査型トンネル顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02171601A true JPH02171601A (ja) | 1990-07-03 |
Family
ID=18198160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32735088A Pending JPH02171601A (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 走査型トンネル顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02171601A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0431623A2 (en) * | 1989-12-08 | 1991-06-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for forming probe and apparatus therefor |
| US5357109A (en) * | 1992-06-03 | 1994-10-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Probe for scanning tunneling microscope and manufacturing method thereof |
-
1988
- 1988-12-23 JP JP32735088A patent/JPH02171601A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0431623A2 (en) * | 1989-12-08 | 1991-06-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for forming probe and apparatus therefor |
| US5357109A (en) * | 1992-06-03 | 1994-10-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Probe for scanning tunneling microscope and manufacturing method thereof |
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