JPH02199757A - 走査トンネル顕微鏡 - Google Patents
走査トンネル顕微鏡Info
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- JPH02199757A JPH02199757A JP1017634A JP1763489A JPH02199757A JP H02199757 A JPH02199757 A JP H02199757A JP 1017634 A JP1017634 A JP 1017634A JP 1763489 A JP1763489 A JP 1763489A JP H02199757 A JPH02199757 A JP H02199757A
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- sample
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- circularly polarized
- polarized
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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)
- Measuring Magnetic Variables (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】
〔産業上の利用分野ゴ
本発明は、磁区観察装置に係わり、特に表面磁化状態を
空間分解能１０Å以下で観察するのに適した走査トンネ
ル顕微鏡に係おる。
空間分解能１０Å以下で観察するのに適した走査トンネ
ル顕微鏡に係おる。
従来の磁区ｔｉｉ祭手法で、最も空間分解能が高いもの
は、走査トンネル顕微Ｍ（特開昭６２−１３９２４Ｑ号
公報参照）である、しかしこの方法は、運動するチップ
先端０．１ μｍ程度の微小領域に、レーザ光を収束
照射する必要があり、極めて高度の位置合わせ技術が要
求される。
は、走査トンネル顕微Ｍ（特開昭６２−１３９２４Ｑ号
公報参照）である、しかしこの方法は、運動するチップ
先端０．１ μｍ程度の微小領域に、レーザ光を収束
照射する必要があり、極めて高度の位置合わせ技術が要
求される。
本発明の目的は、高度な位置合わせ技術を用いることな
く、高分解能の磁区像が得られる走査トンネル顕微鏡を
提供することにある。
く、高分解能の磁区像が得られる走査トンネル顕微鏡を
提供することにある。
上記目的は、強磁性体試料からチップの伝導帯に流れ込
んだ偏極電子が価電子帯に遷移する際放出される円偏光
を検出し、これを画像信号として像を形成することによ
り達成される。
んだ偏極電子が価電子帯に遷移する際放出される円偏光
を検出し、これを画像信号として像を形成することによ
り達成される。
強磁性体からチップの伝導帯に流れ込む電子は試料の磁
化方向を反映して偏極している。この偏極電子が伝導帯
から価電子帯に遷移する際様々な方向に光を放出するが
、その偏光状態は光の放出方向と遷移電子の偏極ベクト
ルに依存して変化する。したがって、この偏光状態を検
出し、これを画像信号として像を形成すると試料の磁区
像が得られる。
化方向を反映して偏極している。この偏極電子が伝導帯
から価電子帯に遷移する際様々な方向に光を放出するが
、その偏光状態は光の放出方向と遷移電子の偏極ベクト
ルに依存して変化する。したがって、この偏光状態を検
出し、これを画像信号として像を形成すると試料の磁区
像が得られる。
以下、図を用いて、本発明による走査トンネル顕微鏡の
構成及びその動作原理を詳細に説明する。
構成及びその動作原理を詳細に説明する。
第１図は本発明による、走査トンネル顕微鏡の基本構成
図を示したものである。
図を示したものである。
本発明の装置は、先鋭なガリウムヒ素チップ１、チップ
の位置を０．２Å以下の精度で３次元的に制御するピエ
ゾ素子２、とその駆動電源３、チップの先端から放出さ
れる光を検出するための５個の右周り（もしくは左周り
）円偏光検出器４，５゜６．７，８、これら検出器の出
力信号から画像信号を演算するための信号処理回路９、
上記画像信号を輝度信号として画像表示するＣＲＴデイ
スプレィ１０、より構成される。ここで、円偏光検出器
４〜８は、第２図に示すように、それぞれ１／４波長板
１２、直線偏光子１３、フォトマル１４、より構成され
、１／４波長板１２もしくは直線偏光子１３を光軸１５
の周りに９０°回転させることにより、右周り、または
左周りのどちらの円偏光検出器としても利用できる。
の位置を０．２Å以下の精度で３次元的に制御するピエ
ゾ素子２、とその駆動電源３、チップの先端から放出さ
れる光を検出するための５個の右周り（もしくは左周り
）円偏光検出器４，５゜６．７，８、これら検出器の出
力信号から画像信号を演算するための信号処理回路９、
上記画像信号を輝度信号として画像表示するＣＲＴデイ
スプレィ１０、より構成される。ここで、円偏光検出器
４〜８は、第２図に示すように、それぞれ１／４波長板
１２、直線偏光子１３、フォトマル１４、より構成され
、１／４波長板１２もしくは直線偏光子１３を光軸１５
の周りに９０°回転させることにより、右周り、または
左周りのどちらの円偏光検出器としても利用できる。
試料１１が強磁性体の場合、試料からトンネル効果によ
ってチップの伝導帯に流入した電子は、試料の磁化状態
を反映して偏極している。この偏極電子が価電子帯に遷
移する際±Ｘ方向に放出する光は、それぞれ右周り円偏
光と右周り円偏光の混合となるが、＋Ｘ方向に放出され
る右周り円偏光成分と、−Ｘ方向に放出される右周り円
偏光成分の強度は遷移電子の偏極度に応じて異なる。今
、これらの強度をそれぞれＩＲ十及びＩＲ−とじ、ＡＸ
＝（ＩＲ＋ ＩＲ−）／（ＩＲ＋＋ＩＲ−）
・・・（１）とすると、Ａｘは試料の磁化ベクトルＭの
Ｘ成分、Ｍ８を反映する。したがって、上記チップで試
料面上を走査し、右周り円偏光検出器４でＩＲ＋を、右
周り円偏光検出器５でＩＲ−を検出して、信号処理回！
＃）９で（１）式に従ってＡｘを演算し、これを画像信
号としてＣＲＴＩＯ上に像を形成す、ることにより、Ｍ
ｘ を反映した磁区像を得ることができる。
ってチップの伝導帯に流入した電子は、試料の磁化状態
を反映して偏極している。この偏極電子が価電子帯に遷
移する際±Ｘ方向に放出する光は、それぞれ右周り円偏
光と右周り円偏光の混合となるが、＋Ｘ方向に放出され
る右周り円偏光成分と、−Ｘ方向に放出される右周り円
偏光成分の強度は遷移電子の偏極度に応じて異なる。今
、これらの強度をそれぞれＩＲ十及びＩＲ−とじ、ＡＸ
＝（ＩＲ＋ ＩＲ−）／（ＩＲ＋＋ＩＲ−）
・・・（１）とすると、Ａｘは試料の磁化ベクトルＭの
Ｘ成分、Ｍ８を反映する。したがって、上記チップで試
料面上を走査し、右周り円偏光検出器４でＩＲ＋を、右
周り円偏光検出器５でＩＲ−を検出して、信号処理回！
＃）９で（１）式に従ってＡｘを演算し、これを画像信
号としてＣＲＴＩＯ上に像を形成す、ることにより、Ｍ
ｘ を反映した磁区像を得ることができる。
−Ｘ方向に放出される右周り円偏光成分ＩＲ−と。
＋Ｘ方向に放出される左周り円偏光成分ＩＬ＋の強度が
等しいことから、以下の方法でＡｘを求めることもでき
る＋＋＋ｘ方向に配置した円偏光検出器４の１７４波長
板１２、もしくは直線偏光子１３、を光軸の周りで連続
回転させると、円偏光検出器４からは、 （ＩＲ◆十Ｉ
ＬＬ） ／ ２：（ＩＲ＋ ＋ ＩＲ−）／２なる値の
直流成分に、（ＩＲ十−ＩＬ＋） ＝（Ｉｕ＋−ＩＲ−
）なる値の振幅と回転周波数の２倍の周波波数を持つ交
流成分が重畳された出力信号が得られる。これらの値を
それぞれ独立に検出し、（１）式を用いることによって
Ａｘが得られる。このとき、ロックイン技術によって、
交流成分を検出すると、信号雑音比の大きいＡｘ倍信号
得ることができる。
等しいことから、以下の方法でＡｘを求めることもでき
る＋＋＋ｘ方向に配置した円偏光検出器４の１７４波長
板１２、もしくは直線偏光子１３、を光軸の周りで連続
回転させると、円偏光検出器４からは、 （ＩＲ◆十Ｉ
ＬＬ） ／ ２：（ＩＲ＋ ＋ ＩＲ−）／２なる値の
直流成分に、（ＩＲ十−ＩＬ＋） ＝（Ｉｕ＋−ＩＲ−
）なる値の振幅と回転周波数の２倍の周波波数を持つ交
流成分が重畳された出力信号が得られる。これらの値を
それぞれ独立に検出し、（１）式を用いることによって
Ａｘが得られる。このとき、ロックイン技術によって、
交流成分を検出すると、信号雑音比の大きいＡｘ倍信号
得ることができる。
同様な手法によって、磁化ベクトルのｙ成分Ｍｙを反映
した磁区像を得ることができる。
した磁区像を得ることができる。
磁化ベクトルの２成分Ｍｚを反映した磁区像を得る場合
、前記した２つの手法のうち後者の方法のみが有効であ
る。これは、−２方向へ放出される光は試料が十分薄く
無いかぎり、試料に吸収されてしまうため、十ｚ方向（
試料面の上方向）へ放出される光のみが利用可能である
ことによる。
、前記した２つの手法のうち後者の方法のみが有効であ
る。これは、−２方向へ放出される光は試料が十分薄く
無いかぎり、試料に吸収されてしまうため、十ｚ方向（
試料面の上方向）へ放出される光のみが利用可能である
ことによる。
以上詳述したように、本発明によれば、磁性体表面の磁
区構造を１０Å以下の高分解能で観察でき、その工業的
な価値は極めて高い。
区構造を１０Å以下の高分解能で観察でき、その工業的
な価値は極めて高い。
第１図は、本発明の一実施例の走査トンネル顕機銃の構
成図、第２図は円偏光検出器の構成図である。
成図、第２図は円偏光検出器の構成図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、チップから試料、もしくは試料からチップに流れる
トンネル電子流が、チップと試料の距離に大きく依存す
ることを利用して、試料表面状態を原子レベルで観察す
る走査トンネル顕微鏡において、上記トンネル電子流に
よつて試料、もしくはチップから放出される光の偏光度
を検出し、この偏光度を画像信号として像を得ることを
特徴とする走査トンネル顕微鏡。 ２、上記チップのバンド構造が空の伝導帯とほぼ満たさ
れた価電子帯から構成されており、試料から上記伝導帯
に流れ込んだ電子が、上記価電子帯に遷移する際放出す
る光の円偏光度を画像信号として、像を得ることを特徴
とする特許請求の範囲１項記載の走査トンネル顕微鏡。 ３、上記チップの周りの空間に複数個の円偏光検出器を
配置し、これらの検出器の出力信号間の演算結果を画像
信号として、像を得ることを特徴とする特許請求の範囲
２項記載の走査トンネル顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1017634A JP2810077B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 走査トンネル顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1017634A JP2810077B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 走査トンネル顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02199757A true JPH02199757A (ja) | 1990-08-08 |
| JP2810077B2 JP2810077B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=11949299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1017634A Expired - Lifetime JP2810077B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 走査トンネル顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2810077B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997001862A1 (fr) * | 1995-06-26 | 1997-01-16 | Hitachi, Ltd. | Microscope electronique et microscopie electronique |
| WO2001027588A1 (en) * | 1999-10-12 | 2001-04-19 | Japan Science And Technology Corporation | Scanning tunneling microscope light emitting/condensing device |
-
1989
- 1989-01-30 JP JP1017634A patent/JP2810077B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997001862A1 (fr) * | 1995-06-26 | 1997-01-16 | Hitachi, Ltd. | Microscope electronique et microscopie electronique |
| US5936244A (en) * | 1995-06-26 | 1999-08-10 | Hitachi, Ltd. | Electron microscope and electron microscopy method |
| WO2001027588A1 (en) * | 1999-10-12 | 2001-04-19 | Japan Science And Technology Corporation | Scanning tunneling microscope light emitting/condensing device |
| JP2001108598A (ja) * | 1999-10-12 | 2001-04-20 | Japan Science & Technology Corp | 走査トンネル顕微鏡発光集光装置 |
| US6746144B1 (en) | 1999-10-12 | 2004-06-08 | Japan Science And Technology Corporation | Scanning tunneling microscope light emitting/condensing device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2810077B2 (ja) | 1998-10-15 |
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