JPH04128603A

JPH04128603A - カンチレバー型プローブ、該プローブを備えた走査型トンネル顕微鏡及び情報処理装置

Info

Publication number: JPH04128603A
Application number: JP25145290A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Shinjo; 克彦新庄; Hiroyasu Nose; 博康能瀬; Takayuki Yagi; 隆行八木; Toshimitsu Kawase; 俊光川瀬; Toshihiko Miyazaki; 俊彦宮崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-09-19
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1992-04-30

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〕本発明は、走査型トンネル顕微鏡（以下、Ｓ　Ｔ　ｋｌ
と略す）に用いるカシ千しバー（片持ばり）型プローブ
及びかかるプローブを備えた走査型トンネル顕微鏡に関
する。

更に本発明は、ＳＴＭの手法により情報の記録、再生及
び消去等を行うカンチレバー型プローブ及びこれを備え
た情報処理装置に関する。

ご従来の技術〕近年において、導体の表面原子の電子構造を直接蛙測て
きる走査型ｊ・ンネル顕微鏡（以下、ＳＴＭと略す）が
開発され（Ｇ、Ｂ１ｎｎ１ｇ　　ｅｔ　　ａｌ、、Ｐｈ
ｙｓＲｅｖ、Ｌｅｔｔ、４９　（１９８２）５７）、単
結晶、非晶質を問わず実空間像を著しく高い分解能（す
、ツメ−トル以下）で測定できるようになった。ＳＴＭ
は金属のプローブと導電性物質の間に電圧を加えて、１
旧ｎ程度の距離まで近づけるとトンネル電流が流第１る
ことを利用している。この電流は両者の距離変化に非児
に敏感で指数関数的に変化するので、トンネル電流を＝
一定に保つようにプローブを走査する、−とによｊ）実
空間の表面構造を原子オーダの分解能て観察することが
できる。Ｓ　Ｔ　Ｍを用いた解析は導電性材料に限られ
るが、導電性材料の表面に薄く形成された絶縁膜の構造
解析にも応用され始めている。更に、係る装置・手段は
微小電流を検知する方法を用いているため、媒体に損傷
を与えずに、かつ低電力で観測できる利点をも有する。

また、大気中での動作も可能であるためＳ　Ｔ　Ｍの広
範囲な応用が期待されている。

特に、特開昭６３−１６１０５２号公報、特開昭６３１
６１５５３号公報等に提案されている様に、高密度な記
録再生装置とし２ての実用化が積極的に迄められている
。これはＳ　Ｔ　Ｍと同様のプローブを用いて、プロ・
−ブと記録好体間に印加する電、王を変化させて記録を
行うもので、記録媒体とし、て電圧−電流特性に於いて
メモリ性のあるスイッチング特性ヲ示す材料、例えばカ
ルコゲン化物類、π電子系有機化合物の薄膜層を用いて
いる。再生は、係る記録を行−１た領域とそうでない領
域のトンネル抵抗σ）変化により行っている。この記録
方式の記録媒体としては、プローブに印加する電圧によ
り記録媒体の表面形状が変化するものでも記録再生が可
能である。

このＳ　Ｔ　Ｍの操作あるいはＳ　Ｔ　Ｍ応用の記Ｇ再
生を行う場合、プローブと試料又は記録媒体との距離を
人オーダーで制御すること、及び記録再生においては媒
体上に２次元に配列した情報を記録再生するために、プ
ローブの２次元走査を数１０人オーダーで制御すること
の２点が重要である。、さらに、記録再生システムの機
能向に、特に高速化の観点から多数のプローブを同時に
駆動すること（プローブのマルチ化）が提案さ第１てい
る。つまり、多数のプローブが配置された面積内で上記
の精度でプローブと媒体の相対位置を３次元的に制御し
なけオ］ばならない。

従来、この制御にはプローブ側あるいは媒体側に取りつ
けた積層型圧電素子、円筒型圧電素子等を用いている。

しかし５、これらの素子は変位量は大きくとねるものの
、集積化１＝は適しておらず、マルチブローブ型の記録
再生装置に使用するのは不利である。この観点からプロ
ーブを長さ数１００μｍ程度のカンチレバー（片持ちぼ
り）上に取りつけ、このカンチレバーを圧電体で駆動す
る方法が考えられている。

従来、このカンチレバーの作製法としては、半導体製造
プロセス技術を用い、一つの基板上に微細な構造を作る
加工技術により圧電体薄膜、金属膜等の多層構造を有す
るカンチレバーを作製する方法がある（Ｔ、Ｒ，Ａｌｂ
ｒｅｃｈｔ　ｅｔ　ａｔ、Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔ
ｉｏｎｏｆ　　ｌｎｔｅｇｒａｔｅｄ　　Ｓｃａｎｎｌ
ｎｇ　　ＴｖｎｎｅＢｎｇｍｊｃｒｏｓｃｏｐｅ　、　
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　Ｆｏｕｒｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎ
ａｔｉｏｎａｌｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　ｓｃａｎ
ｎｉｎｇ　ｔｕｎｎｅｌｉｎｇｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ　
　／　　５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、］９９０）。

第４図に、従来例のカンチレバー型プローブの断面図を
示す。１０１．１０２は圧電体薄膜、１０３〜１０７は
圧電体駆動用電極、１０８〜１１１は誘電体膜、１１２
はプローブ、１１３はプローブ引き出し用電極である。

またこのカンチレバー型プローブを用いたＳ　Ｔ　Ｍ装
置のブロック図を第５図に示す。２０］はバイアス印加
用電源、２０２はトンネル電流増幅回路、２０３はカン
チレバー駆動用ドライバー、２０４はカンチレバー、２
０５はプローブ、２０６はサンプルである。

ここでプローブ２０５とサンプル２０６との間を流れる
トンネル電流Ｉｔを検出し、Ｉ＋が一定となるようにフ
ィードバックをかけ、カンチレバー２０４を駆動し、プ
ローブ２０５とサンプル２０６との間隔を一定に保って
いる。第６図に、上記ＳＴＭ装置の等価回路を示す。１
１はトンネル電流、Ｅはバイアス電源、Ｒ１はバイアス
電源内部抵抗、ＲＴはトンネル抵抗、Ｘｒ、はカンチレ
バー駆動用電源、Ｒｉ’　　は内部抵抗、Ｃ３は駆動電
極と基板との間に存在する浮遊容量、Ｒ１は基板抵抗、
Ｃ２は圧電体薄膜を駆動電極で挟んだ構成による容量、
Ｒ２は圧電体のリーク抵抗、Ｃ３はプローブ引き出し電
極と駆動電極との間に存在する浮遊容量、Ｒ３はそのリ
ーク抵抗、■２は■、によって変位した圧電体の圧電効
果による起電力でありｖ２〜−ｖｌと考えてよい。Ｃ４
は圧電体薄膜をプローブ引き出し電極と駆動電極で挟ん
だ構成による容量、Ｒ４はその部分のリーク抵抗である
。

Ｃ発明が解決しようとする問題点〕上記従来例において、トンネル電流検出に際し、ノイズ
源となるのは第６図において０２．Ｒ２部から流れ込む
電流および、ｖ２．Ｃ４，Ｒ４部がら流れ込む電流であ
る。一般にＣ２は積層型でなく小さな値であり、Ｒ２は
大きいのて実質上■２゜Ｃ４が問題となる。特にカンチ
レバーを構成する積層体の厚さを小さくしたときに問題
となる。例えばカンチレバーを駆動するのにｖｌ−±５
■で駆動周波数ＩＫＨｚとし、カンチレバー長１　ｍ　
ｍ　、圧電体膜厚１μｍ１プローブ引き出し電極の幅を
２０μｍとすると、■２〜±５Ｖ、ＩＫＨｚ、、Ｃ４〜
］、ｐＦとる。通常ＳＴＭ装置ニおイテはＩ　ｔ　＝　
１０　ｐ　Ａ　〜ｌ　Ｏｎ　Ａ程度であるので、この工
、は試料情報に基づくトンネル電流の検出を困難にする
。特にカンチレバー型プローブを用いた記録再生装置に
おいては、高速駆動が必要なので０４の影響はより深刻
である。

そこで本発明の目的は前記Ｃ４の値を減少もしくはＯに
して試料又は記録媒体の情報に基づくトンネル電流検出
の精度を向上させ、信頼性、安定性に優れた走査型トン
ネル顕微鏡、情報処理装置及びこれらに用いるカンチレ
バー型プローブを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は以下の本発明によって達成される。

即ち本発明は第１に、２層の圧電体薄膜の界面及び上下
面に、圧電体薄膜を逆圧電効果により変位させるだめの
駆動用電極を設け、且つ電極が同一面で分離して配置さ
れたカンチレバー状変位素子の上面自由端部に引出し電
極に接続された情報入出力用プローブを設けてなるカン
チレバー型プローブであって、引出し電極と駆動用電極
とを、プローブによる情報の入出力の妨げとなる積層型
電気容量を生じない配置としたことを特徴とするカンチ
レバー型プローブであり、第２に、２層の圧電体薄膜の界面及び上下面に、圧電体
薄膜を逆電圧効果により変位させるための駆動用電極を
設け、［二１つ電極が同一面で分離し。で配置されたカ
ンチレバー状変位素子の上面自由端部に引出し１電極に
接続された情報入出力用プローブを設けてなるカンチレ
バー型プローブであって、素子の厚さ方向における引出
し電極と駆動用電極との重なりが、引出し２Ｎ極の全面
積に対して２０％以Ｆであることを特徴とするカンチレ
バー型プローブであり、第３に、」―記載１又は第２に記載のカンチレ／〈−型
プローブであって、引出し電極が、２つの駆動用電極の
間に設けられていることを特徴とするカンチシ・バー型
プローブであり、第、１に、」−記載１乃至第３に記載のカンチレバ型プ
ローブ、該カンチレバー型プローブの変位素子を駆動さ
せるための駆動手段及び試料とプローブとの間にバイア
ス電圧を印加するための）λイアスミ圧印前手段を備え
たことを特徴とする走査型トシネル顕微鏡であり、第５に、上記第１乃至第３に記載のカンチレ／＜型プロ
ーブ、該カンチレバー型プローブの変位素子を駆動する
ための駆動手段、該プローブに近接させて配置される記
録媒体及び記録媒体とプローブとの間にパルス電圧を印
加するためのパルス電圧印加手段を備えたことを特徴と
する情報処理装置であり、第６に、上記第１乃至第３に記載のカン千しノへ−型ブ
ローブ、該カンチレバー型プローブの変位素子を駆動す
るための駆動手段、該プローブに近接させて配置される
記録媒体及び記録媒体とプローブとの間にバイアス電圧
を印加するための！＜イアスミ王印加手段を備えたこと
を特徴とする情報処理装置であり、第７に、上記第１乃至第３に記載のカンチレバー型プロ
ーブ、該カンチレバー型プローブの変位素子を駆動する
ための駆動手段、該プローブに近接させて配置さ１する
記録媒体、記録媒体とプローブとの間にペルス電圧を印
加するためのパルス電圧印加手段及び記録媒体とプロー
ブとの間にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧
印加手段を備えたことを特徴とする情報処理装置である
。

〔作用］本発明の特徴である、プローブによる情報の入出力の妨
げとなる積層型電気容量を生じない配置としては、カン
チレバー状変位素子の厚さ方向における引出し、１電極
と駆動用電極との重なりが全く生じない配置は特に好ま
しいが、その重なりが弓出し電極の全面積に対し、て２
０％以下となる配置であれば本発明の目的は充分達成さ
れる。

［実施例〕以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

実施例１第１図に本発明のカンチレバー型プローブの平面図を示
す。第２図は第１図のＡ−Ａ’　断面の断面図である１
、１はプローブ、２はプローブ引出し用電極、３．４は
圧電体薄膜、５〜１０は圧電体駆動用電極である。ここ
て圧電体薄膜、電極、カンチレバーを以下のように設定
し・た。

圧電体薄膜　　　：　ＺｎＯＯ，３μｍ厚電極　　　　
　　：ＡＡ　　　０．１５μｍカンチレバー長　、　４
００μｍカンチレバー幅　・　　８０μｍここで電極をＸ方向に２分割したのは、カンチレ／＼−
を３軸躯動するためである。カンチレバーはＺ軸方向に
±４■印加で±３μｍ、ｙ軸方向に二４ｖ印加で±０．
０１５μｍ変位可能であった。本実施例のポイントはプ
ローブ引出し電極２の下部（Ｚ軸方向）に駆動用電極７
．８が存在せず、該電極２と７あるいは８の間の電気容
量が極めて小さい点である。

実際、プローブ引出し２電極２と駆動用電極５〜１０と
の間の電気容量を測定したところ、測定器の限界の０．
１ｐＦＩ−ｕ下であった。また、このカンチレバ型プロ
ーブの圧電体を±５Ｖ、ｆ＝ｌｏｏ〜Ｉ　Ｋ　Ｈｚで駆
動させた時にプローブ引出し電極２に誘起される交流電
流を測定したところ５ｐＡ以下てあった。参考のために
、本実施例と同様の材料・寸法で第２図における駆動用
電極７．８が分割されていない形のカンチレバー型プロ
ーブを作製し、本実施例と同様の評価を行ったところ、
電気容量は約１ｐＦ、誘起された電流は約５ｎＡであっ
た。なお、本実施例では圧電体薄膜３．４としてＺｎＯ
を用いているが、これに限らずその他Ａ　Ｉ　Ｎ、　Ｔ
ｉＢａ○、　ＰｂＺｒＴｉ０ＰｂＴｉ○等の圧電体を用
いてもよい。さらにカンチレバーの寸法は前述の値に限
定されない。

実施例２実施例１のカンチレバー型プローブを用いたＳＴＭ装置
を作製した。装置のブロック図は第５図と同様のもので
ある。この装置でサンプルとしてＨＯＰＧ基板をバイア
ス電流１ｎＡ、スキャンエリア１００人×１００人で観
察したところ、良好な原子像を得ることができた。この
像はスキャンスピードを数１００Ｈｚまで上げても良好
であった。

実施例３本実施例では、本発明のカンチレバー型プローブを複数
個用いた記録再生装置について述べる。

第３図に本装置の主要部構成及びブロック図を示す。本
図に基づいて説明すると、記６再生ヘット１１上には、
本発明に係るカンチレバー型プローブ１２が配置されて
いる（第３図ではこれらのうちの１つのみ示しである）
。これら複数のプローブ１３は、−様に媒体と対向する
様に配置しである。１４は情報記録用の記録媒体、１５
は媒体とプローブとの間に電圧を印加するための下地電
極、１６は記録媒体ホルダーである。記録媒体としては
、例えば石英ガラス基板の上に下地電極１５として真空
蒸着法によってＣｒを５０人堆積させ、さらにその上に
Ａｕを３００人同法により蒸着したものを用い、その上
にＬＢ法によって５ＯＡＺ　（スクアリリウム−ヒス−
６−オクチルアズレン）を４層積層した電気メモリー効
果を有する媒体を用いる。１７は記録すべきデータを記
録に適した信号に変調するデータ変調回路、１８はデー
タ変調回路で変調された信号を下地電極１５とプローブ
１３の間に電圧を印加することで記録媒体１４当に記録
するための記録電圧印加装置である。プローブ１３を記
録媒体１４に所定間隔まで近づけ、記録電圧印加装置１
８によって記録媒体に導電率の変化を生じさせる閾値を
越えた電圧、例えば３Ｖ、幅５０ｎｓの矩形状のパルス
電圧を印加すると、記録媒体１４が特性変化を起し電気
抵抗の低い部分が生じる。Ｘ−Ｙステージ１９を用いて
、この操作をプローブ１３で記録媒体１４上で走査しな
がら行うことによって情報の記録がなされる。図では示
していないが、Ｘ−Ｙステージ１９による走査の機構と
しては、円筒型ピエゾアクチュエータ、平行はね、差動
マイクロメーター、ボイスコイル、インチウオーム等の
制御機構を用いて行う。

又、記録電圧印加装置１８は記録ビットの消去に幅５０
ｎｓの三角波パルス電圧を印加すると、記録ビットが特
性変化を起して電気抵抗が記録ビットのない部分と同じ
値となり、記録ビットの消去が行われる。

２０はプローブ１３と記録媒体１４との間にバイアス電
圧を印加して両者間に流れるトンネル電流を検出する記
録信号検出回路、２１は記録信号検出回路２０の検出し
たトンネル電流信号を復調するデータ復調回路である。

再生時にはプローブ１３と記録媒体１４とを所定間隔に
し、記録媒体に導電率の変化を生じさせる閾値電圧を越
えない電圧、例えば２００　ｍ　Ｖの直流電圧をプロー
ブ１３と記録媒体１４間に加える。この状態で記録媒体
１４上の記録データ列に沿ってプローブ１３にて走査中
に記録信号検出回路２０を用いて検出されるトンネル電
流信号が記録データ信号に対応する。従って、この検出
したトンネル電流信号を電流電圧変換して出力してデー
タ復調回路２１で復調することにより再生データ信号を
得られる。

２２はプローブ高さ検出回路である。このプローブ高さ
検出回路２２は記録信号検出回路２０の検出信号を受け
、情報ビットの有無による高周波の振動成分をカットし
て残った信号を処理し、この残りの信号値が一定になる
様にプローブ１３を上下動制御させるためにｘ、　　ｚ
軸駆動制御回路２４に命令信号を発信する。これにより
プローブ１３と媒体１４との間隔が略一定に保たれる。

２３３は１・凸゛、Ｊ、ｉ検出回路である１、トラック
検出回路ブ　２　：３はコ［フープ１３て記録媒体１４
］を走査する際にプローブ１３のデータがこれに沿−）
で記録されるくき経路、あるいは記録さオしたデータ列
（以Ｆこれらをトラックと称する）からのずれを検出す
る［１ラ−１路である３、子連の様にトラック検出回路２３で得るデータ列の信鱈
−によりプローブ１３と媒体との間隔を調整し１つ″′
）、トラッキングのためにプローブが振動し、なか１：
２走行するように駆動制御回路２４にでカンチレヘーを
変位させる必要がある。

１、′、１．１−のデータ変調回路１７、記８電圧印加
装置１８、記録（菖号検出回路２０、データ復調回路２
１、プロブ高さ検出回路２２、トラック検出回路２３．
２軸駆動制御回路二）４、ｘ、　ｚ軸駆動制御回路２４
て記録層４を用回路２５を形成する。該記録再生用回路
２５をＣＰＵ２６によ−・て制御して記録再生装置とな
る。

本実施例の記録再生装置により、ト］−プローブで記録
情報の書き込み、読み出し、消去を行えることか確認で
きた。

また、１００　ｋ　ｐ　ｂ　ｓのスピードで連続再生さ
せた場合、トラッキングエラー、両件エラーは発生し、
なかった、１このことは本発明カンチレ）＜−型プロー
ブ使用により良好なＳｌ、・′Ｎを高周波まで保てるこ
とを示す。

面、本発明で好適に用いられる記録媒体とし、では、前
記の如き基板（電わ：基板）とその上に設けられた記録
層とからなり、し、かも電流・電圧特性に於いて、メモ
リースイッチング現象（電気メモ１）−効果）をもつも
のが利用できる。

本発明て許う電気メモリー効果とは、電圧印加に対応し
２て少な（とも２つ以」二の異なる抵抗状態を示し１、
各状態間は記録層の導電率を変化させる闇値を越えた電
圧又は電流を印加することにより自由に遷移し５、ヌ得
ら第１た各抵抗状態は闇値を越えない電圧又は電流を印
加する限りに於いてその状態を保持し得ることを言う３
、記録層を構成する＋し料の具体例としては、例えは（１）酸化物カラスやホウ酸塩カラスあるいは周期律表
ｍ、　ＩＶ、　　Ｖ、　）ｌ族元素と化合したＳｅ、　
　ＴｅＡｓをａ７（だカルコケ〉化物）Ｊラス等のアモ
ルファス岸導体が挙げられる。それらは光学的バンドギ
ャップＥｇが０．６〜１．４ｅＶあるいは電気的活性化
エネルギーΔＥが０．７〜１　、６　ｅ　Ｖ程度の真性
半導体である。カルコケ〉′化物ガラスの具体例とし、
では、Ａｓ−８ｅ−Ｔｅ系、Ｇｅ−ＡＳ−８ｅ系、５ｉ
−ＧｅＡＳ−Ｔｅ系、例えばＳｉ　１６　Ｇｅ　、４　
Ａｓ　５Ｔｅ６５（添字は原子０Ｌ１）、あるいはＧｅ
−Ｔｅ−Ｘ系、５ｉ−Ｔｅ−Ｘ系（Ｘ＝少量のＶ、　Ｖ
ｌ族元素）例えばＧｅｔ５Ｔｅｓ８１〕２Ｓ２が挙げら
れる。

更にはＧｅ　５ｂ−８ｅ系カルコケン化物カラスも用い
ることができる。

Ｆ層化合物を電極上に堆積したアモルファス半導体層に
おいて、膜面に垂直な方向にプローブ電極を用いて電圧
を印加することにより媒体の電気ｌモリ−効果を発現す
ることができる。

係る材料の堆積法としては従来公知の薄膜形成技術で充
分木発明の目的を達成することができる。

例えば好適な成膜法としては、真空蒸る法やクラスター
イオンビーム法等を挙げることができる。

般的には、係る材料の電気メモリー効果は数μｍ以下の
膜厚て観測されているが、均一性、記録性の観点から１
ｅｍ以下の膜厚のものが良く、更に５００Å以下の膜厚
のものがより好ましい。

記録媒体としての２０分解能の観点からも記録層はでき
るだけ薄いことが望ましく、更に好ましい膜厚は３０人
〜２００人の節回である。

（２）更にはテ［・ラキノジメタン（ＴＣＮＱ）、ＴＣ
ＮＱ誘導体、例えばテトラフルオロテ）・ランアノギノ
シメタン（ＴＣＮＱＦ　４）、テトラ／アノエチレン（
ＴＣＮＥ）およびテトランアノナフトキノンメタン（Ｔ
ＮＡＰ）などの電子受容性化合物と銅や銀などの還元電
位が比較的低い金屑との塩を電極上に堆積した有機半導
体層も挙げることができる。

係る有機半導体層の形成法とし、では、飼あるいは銀の
電極上に前記電子受容性化合物を真空蒸着する方法が用
いられる。

かかる有機半導体の電気メモリー効果は、数」−μｍ以
下の膜厚のもので観測されているが、成膜性、均一性の
観点から１μｍ以下、更には３０人〜５００人の膜厚の
ものが好ましい。

（３）また更にはπ電子準位をもつ群とσ電子準位のみ
を有する群を併有する分子を電極上に積層した記録媒体
を挙げることができる。

本発明に好適なπ電子系を有する色素の構造としては例
えば、フタロシアニン、テトラフェニルポルフィリン等
のポルフィリン骨格を有する色素、スクアリリウム基及
びクロコニックメチン基を結合鎖としてもつアズレン系
色素及びキノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾ
ール等の２ケの含窒素複素環をスクアリリウム基及びク
ロコニックメチン基により結合したンアニン系類似の色
素、またはンアニン色素、アントラセン及びピレン等の
縮合多環芳香族、及び芳香環及び複素環化合物が重合し
た鎖状化合物及びジアセチレン基の重合体、さらにはテ
トラキノジメタンまたはテトラチアフルバレンの誘導体
およびその類縁体およびその電荷移動錯体また更にはフ
ェロセン、トリスビピリンンルテニウム錯体等の金属錯
体化合物か挙げられる。

以上の如き低分子材料に加えて、各種の高分子材料を利
用することも可能である。

例えばポリアクリル酸誘導体等の付加重合体、ポリイミ
ド又はポリフェニレン、ポリチオフェン等の縮合重合体
、ナイロン等の開環重合体、あるいはポリペプチドやバ
クテリオロドプシン等の生体高分子材料を挙げることが
できる。

有機記録媒体の形成に関しては、具体的には蒸着法やク
ラスターイオンビーム法等の適用も可能であるが、制御
性、容易性そして再現性から公知の従来技術の中ではＬ
Ｂ法が極めて好適である。

〔効果〕

以上説明したように、カンチレバー型プローブにおいて
圧電体を駆動電極とプローブ引出し電極とて挟みこむ構
成を避けることにより、トンネル電流の精密な検出が可
能となる。更にこのことにより高周波領域までの使用が
可能となり、該カンチレバー型プローブを使用すれば、
高Ｓ／Ｎ比の安定したＳＴＭ像を得ることができる。ま
た情報処理装置に応用すれば高速、高安定性、高信頼性
の装置を作製することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカンチレバー型プローブの平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ’　の断面図、第３図は本発明
の情報処理装置のブロック図、第４図は従来のカンチレ
バー型プローブの断面図、第５図は５７Ｍ装置のブロッ
ク図、第６図は５７Ｍ装置の等価回路図を表わす。１・・・プローブ２・・・プローブ引出し用電極３．４・・・圧電体薄膜５〜１０・・・圧電体駆動用電極１１・・・記録再生ヘッド１２・・・カンチレバー型プローブ１３・・・プローブ１４・・・記録媒体１５・・・下地電極１６・・・記録媒体ホルダー１７・・・データ変調回路１８・・・記録電圧印加装置１９・・・Ｘ−Ｙステージ２０・・・記録信号検出回路２１・・・データ復調回路２２・・・プローブ高さ検出回路２３・・・トラック検出回路２４・・・ｘ、　　ｚ軸駆動制御回路２５・・・記録再生用回路２６・・・ＣＰＵ１０１．１０２・・・圧電体薄膜１０３〜１０７・・・圧電体駆動用電極１０８〜１１１
・・・誘電体膜１１２・・・プローブ１１３・・・プローブ引出し用電極２０１・・・バイアス印加用電源２０２・・・トンネル電流増幅回路２０３・・・カンチレバー駆動用ドライバー２０４・・
・カンチレバー２０５・・・プローブ２０６・・サンプル

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２層の圧電体薄膜の界面及び上下面に、圧電体薄
膜を逆圧電効果により変位させるための駆動用電極を設
け、且つ電極が同一面で分離して配置されたカンチレバ
ー状変位素子の上面自由端部に引出し電極に接続された
情報入出力用プローブを設けてなるカンチレバー型プロ
ーブであって、引出し電極と駆動用電極とを、プローブ
による情報の入出力の妨げとなる積層型電気容量を生じ
ない配置としたことを特徴とするカンチレバー型プロー
ブ。
（２）２層の圧電体薄膜の界面及び上下面に、圧電体薄
膜を逆電圧効果により変位させるための駆動用電極を設
け、且つ電極が同一面で分離して配置されたカンチレバ
ー状変位素子の上面自由端部に引出し電極に接続された
情報入出力用プローブを設けてなるカンチレバー型プロ
ーブであって、素子の厚さ方向における引出し電極と駆
動用電極との重なりが、引出し電極の全面積に対して２
０％以下であることを特徴とするカンチレバー型プロー
ブ。
（３）請求項（１）又は（２）に記載のカンチレバー型
プローブであって、引出し電極が、２つの駆動用電極の
間に設けられていることを特徴とするカンチレバー型プ
ローブ。
（４）請求項（１）乃至（３）に記載のカンチレバー型
プローブ、該カンチレバー型プローブの変位素子を駆動
させるための駆動手段及び試料とプローブとの間にバイ
アス電圧を印加するためのバイアス電圧印加手段を備え
たことを特徴とする走査型トンネル顕微鏡。
（５）請求項（１）乃至（３）に記載のカンチレバー型
プローブ、該カンチレバー型プローブの変位素子を駆動
するための駆動手段、該プローブに近接させて配置され
る記録媒体及び記録媒体とプローブとの間にパルス電圧
を印加するためのパルス電圧印加手段を備えたことを特
徴とする情報処理装置。
（６）請求項（１）乃至（３）に記載のカンチレバー型
プローブ、該カンチレバー型プローブの変位素子を駆動
するための駆動手段、該プローブに近接させて配置され
る記録媒体及び記録媒体とプローブとの間にバイアス電
圧を印加するためのバイアス電圧印加手段を備えたこと
を特徴とする情報処理装置。
（７）請求項（１）乃至（３）に記載のカンチレバー型
プローブ、該カンチレバー型プローブの変位素子を駆動
するための駆動手段、該プローブに近接させて配置され
る記録媒体、記録媒体とプローブとの間にパルス電圧を
印加するためのパルス電圧印加手段及び記録媒体とプロ
ーブとの間にバイアス電圧を印加するためのバイアス電
圧印加手段を備えたことを特徴とする情報処理装置。