JPH04348205A - 走査型トンネル顕微鏡の試料取付け機構 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
の試料取付け機構に関し、特に試料台への試料の取付け
安定性に優れた走査型トンネル顕微鏡の試料取付け機構
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、走査型トンネル顕微鏡の試料
取付け機構としては、図５に示すように、ワイヤー１１
を用いたものが知られている。この試料取付け機構にお
いて試料取付け台１５は、試料１３を固定するためのワ
イヤー１１と試料台１２とから構成されており、上記試
料台１２と上記ワイヤー１１の間に試料１３を設置し、
この試料１３を前記ワイヤー１１の屈曲部１１ａで押さ
えて、ワイヤー押さえ用ネジ１４をしめることにより前
記試料１３が試料台１２に押さえつけられた状態で上記
ワイヤー１１により固定されている。このような試料取
付け機構では、試料台１２上に試料１３をしっかりと固
定することができ、且つ試料１３の大きさにもある程度
許容範囲をもたせることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような走査型トンネル顕微鏡の試料取付け機構は、以下
のような問題を抱えている。 （１）試料を試料台に押さえつけるための圧力が徐々に
緩和され、試料がぐらつくことがあり、このために測定
結果に大きな悪影響が生ずる。 （２）試料と前記ワイヤーの屈曲部との接点において当
該試料が破壊される虞れがある。 （３）試料台上に固定されたままの状態で試料を前後左
右に移動させることが難しい。 （４）試料の端部を押さえると試料が傾いた状態で設置
されてしまうので、ワイヤーで押さえるための位置を任
意とすることはできず、試料の任意位置での試料台への
取付けは困難である。また、ワイヤーで押さえるための
面積がない微小試料の取付けは不可能である。

【０００４】そこで、本発明は、上述の従来の実情に鑑
みて提案されたものであり、試料を良好に試料台上に取
り付けることが可能な走査型トンネル顕微鏡の試料取付
け機構を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の走査型トンネル
顕微鏡の試料取付け機構は、上述の目的を達成するため
に提案されたものである。即ち、本発明は、走査型トン
ネル顕微鏡の試料台を磁性体とし、磁石基盤に固定した
試料を前記磁性体からなる試料台に吸着固定せしめるこ
とを特徴とするものである。本発明の走査型トンネル顕
微鏡の試料取付け機構においては、試料を磁石基盤上に
固定させて、その磁石基盤を磁性体からなる試料台に磁
気的に吸着させることにより、試料台上に試料を良好に
取り付けることができる。

【０００６】上記磁石基盤としては、例えばアルニコ（
Ｆｅ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金）等が使用可能であり、
その磁化は５〜３０ｋＯｅ程度とされることが好ましい
。この磁石基盤上に試料を固定させる方法としては、試
料が磁性体である場合はそのまま磁石基盤上に設置すれ
ば良く、非磁性体である場合は導電性接着剤により接着
すれば良い。また、試料台としては、磁性体であれば良
く、特に限定されない。

【０００７】

【作用】試料を磁石基盤上に固定させて、その磁石基盤
を磁性体からなる試料台に磁気的に吸着させることによ
り、上記試料は上記磁石基盤を介して上記試料台上に取
り付けられる。このように、磁石基盤と試料台間の磁力
を利用することにより、試料の大きさを問わず、試料台
上に試料がしっかりと固定される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を具体的な実験結果に基づいて
説明する。先ず、本実施例の試料取付け機構を備えた走
査型トンネル顕微鏡装置について説明する。

【０００９】この走査型トンネル顕微鏡装置（商品名　
　ナノ・スコープＩＩ，デジタル・インスツルメンツ社
製）は、図１に示すように、試料取付け台１と、金属製
の探針２と、この探針２を走査させるためのスキャナー
３とから構成されてなる。この走査型トンネル顕微鏡装
置においては、上記試料取付け台１に導電性を有する（
又は導電性が付与された）試料４を取り付け、この試料
４と上記探針２間に電圧を印加し、上記探針２を上記試
料４との距離が１ｎｍ程度となるまで接近させて上記試
料４の表面を観察している。上記探針２が試料４に対し
て１ｎｍ程度まで近づけられると、図２に示すように、
探針２と試料４の間にトンネル電流（図２中、点線で示
す。）が流れる。このトンネル電流は、上記探針と試料
間の距離変化に非常に敏感であり、例えば両者間の距離
が０．１ｎｍ変化すると、トンネル電流は１桁変わる。

【００１０】そこで、図３に示すように、上記探針２に
３つの圧電素子７ｘ，７ｙ，７ｚをそれぞれ接続し、上
記探針２の鉛直方向（図中、Ｚ方向）の位置を調節する
ための圧電素子７ｚにより上記トンネル電流を一定に保
ちながら、上記探針２の水平方向（図中、Ｘ方向及びＹ
方向）の位置を制御するための上記圧電素子７ｘ，７ｙ
により上記試料４の表面に沿って上記探針２を走査させ
る。この時、上記試料４の表面の凸部では上記トンネル
電流が増加するので、標準値（平坦部におけるトンネル
電流値）と等しくなる位置まで圧電素子７ｚにより上記
探針２を上げ、逆に凹部では上記トンネル電流が減少す
るので、上記標準値と等しくなるまで上記探針２を下げ
る。このような走査を繰り返し行い、各圧電素子７ｘ，
７ｙ，７ｚと接続された計測制御装置８にて上記圧電素
子７ｘ，７ｙ，７ｚに加えた電圧の変化を検出し、得ら
れた信号を画像処理系９に送って画像化すれば、上記試
料４の表面構造を原子のスケールで観察することができ
る。

【００１１】本実施例は、このような走査型トンネル顕
微鏡装置に使用される試料取付け機構の例であり、上記
試料が磁気的な吸着により試料取付け台上に取り付けら
れることを特徴とするものである。以下に、上記試料取
付け台１について説明する。この試料取付け台１は、磁
石基盤５と、磁性体からなる試料台６とから構成される
。

【００１２】上記磁石基盤５上には、試料４が固定され
る。この試料４を固定する方法としては、試料４が磁性
体である場合はそのまま上記磁石基盤５上に設置すれば
良く、非磁性体である場合は導電性接着剤により接着す
れば良い。この磁石基盤５は、上記試料台６に磁気的に
吸着され、これにより当該磁石基盤５を介して上記試料
台６上に試料４がしっかりと固定されたかたちとなる。 上記磁石基盤５としては、例えばアルニコ（Ｆｅ−Ａｌ
−Ｎｉ−Ｃｏ系合金）等が使用可能であり、その磁化は
５〜３０ｋＯｅ程度とされることが好ましい。このよう
に、上記試料４は磁石基盤５上にそれ自身の磁性により
、或いは接着剤により固定されるので、上記試料４の表
面が破壊されることがなく、またその大きさが制約され
ずに、しっかりと上記試料台６上に取り付けることがで
きる。

【００１３】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明においては、試料台と磁石基盤との磁気的吸着により
上記試料台上に試料が取り付けられるので、試料に圧力
が加えられることがなく、試料の表面が破壊される虞れ
がない。また、この試料は上記磁石基盤に固定されてい
るので、測定中の試料のぐらつきを防止することができ
、しかも上記磁石基盤をマニュピュレーター等により移
動させれば、試料が取り付けられた状態のまま前後左右
に移動させることが可能である。更に、試料が磁性体で
ある場合にはそれ自身の磁性によって、また試料が磁性
体である場合には例えば導電性接着剤によって上記磁石
基盤に固定すれば良いので、試料の大きさが問われるこ
とがなく、また試料の任意位置での取付けが可能である
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のかかる試料取付け機構を備えた走査型
トンネル顕微鏡装置の構成を示す斜視図である。

【図２】試料に探針が近づけられた時に前記試料と探針
間に生ずるトンネル電流を示す要部拡大図である。

【図３】本発明にかかる走査型トンネル顕微鏡装置の原
理を説明するための模式図である。

【図４】本発明の走査型トンネル顕微鏡の試料取付け機
構の構成を示す斜視図である。

【図５】従来の走査型トンネル顕微鏡の試料取付け機構
の構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１・・・試料取付け機構 ２・・・探針 ４・・・試料 ５・・・磁石基盤 ６・・・試料台

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　走査型トンネル顕微鏡の試料台を磁性
   体とし、磁石基盤に固定した試料を前記磁性体からなる
   試料台に吸着固定せしめることを特徴とする走査型トン
   ネル顕微鏡の試料取付け機構。