JPH03210465A - 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
- Publication number
- JPH03210465A JPH03210465A JP587790A JP587790A JPH03210465A JP H03210465 A JPH03210465 A JP H03210465A JP 587790 A JP587790 A JP 587790A JP 587790 A JP587790 A JP 587790A JP H03210465 A JPH03210465 A JP H03210465A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- sample
- distance
- voltage
- displacement sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 title claims description 16
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 title abstract description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 95
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (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〉
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。
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。
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の
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。
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、測定データの平を比処理２
時間積分処理、ローパスフィルタの採！・等が考えられ
るが、これらの処理の効果を十分？Ｉるためには十分な
処理時間が必要である。
時間積分処理、ローパスフィルタの採！・等が考えられ
るが、これらの処理の効果を十分？Ｉ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Ｗング分光
測定にあたっては、探針と試料との脂肉は制御されてい
ないので温度の変動や振動等のり乱の影響を受けやすく
、十分な時間を掛けて側力を行うことができない。
測定にあたっては、探針と試料との脂肉は制御されてい
ないので温度の変動や振動等のり乱の影響を受けやすく
、十分な時間を掛けて側力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σてあり、
その目的は、トンネリング分光測定時１、おいても探針
と試料との距離が一定になるよう１、制御することによ
って高精度の測定が行える走ｆ型トンネリング分光装置
を提供することにある。
その目的は、トンネリング分光測定時１、おいても探針
と試料との距離が一定になるよう１、制御することによ
って高精度の測定が行える走ｆ型トンネリング分光装置
を提供することにある。
く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ょる探針の曲がり
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。
制御機構と、 探針と試料との間に働く原子間の力にょる探針の曲がり
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。
く作用〉
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ょ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。
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ょ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。
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ｌ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２軸アクチユエータ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。
。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ｌ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２軸アクチユエータ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。
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２軸アクチュエータ８によりトンネルを流が流れる
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２軸アクチュエータ８によりトンネルを流が流れる
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。
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。
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。
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
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
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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 true JPH03210465A (ja) | 1991-09-13 |
| JP2797585B2 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) |
Cited By (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 |
| CN109186434A (zh) * | 2018-08-07 | 2019-01-11 | 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
Cited By (3)
| 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 |
| CN109186434A (zh) * | 2018-08-07 | 2019-01-11 | 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 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2797585B2 (ja) | 1998-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2011505556A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡における反復的フィードバック調整 | |
| US5965881A (en) | Scanning probe microscope and processing apparatus | |
| Ahmad et al. | Robust digital control approach for high performance tunneling current measurement system | |
| US20170052209A1 (en) | Method of advancing a probe tip of a scanning microscopy device towards a sample surface, and device therefore | |
| JPH03210465A (ja) | 走査型トンネリング分光装置 | |
| JPH04359104A (ja) | 走査型トンネル顕微鏡 | |
| US20020179833A1 (en) | SPM physical characteristic measuring method, measurement program, and SPM device | |
| JPH03180702A (ja) | 走査制御方法 | |
| JP2897080B2 (ja) | 変位計調整方法及びその装置 | |
| JP3123607B2 (ja) | 圧電素子による微動機構の較正装置 | |
| JP3617242B2 (ja) | 微小変位量測定機構および微小量移動機構 | |
| JPH08201402A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡の位置制御システム | |
| JPH05322511A (ja) | トンネル電流を利用した走査型測定装置 | |
| JPS63281002A (ja) | 物体表面状態アクセスシステム | |
| JPH09264897A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| JP3671591B2 (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| JPH0989550A (ja) | 高精度表面形状測定方法及び装置 | |
| Dirscherl et al. | Traceable Probing with an AFM | |
| JP2624008B2 (ja) | 走査型トンネル顕微鏡 | |
| JPH10111300A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| JP2003288121A (ja) | 圧電アクチュエータを用いた微動ステージ装置の位置決め制御方法及び制御装置 | |
| JPH02285202A (ja) | 位置決め装置 | |
| JPH04136505U (ja) | 走査型トンネリング分光装置 | |
| JPH08166392A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| JPH03261801A (ja) | 表面形状測定方法及びその装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |