JPH05272908A - 走査型トンネル顕微鏡用探針及びその作製方法 - Google Patents
走査型トンネル顕微鏡用探針及びその作製方法Info
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- JPH05272908A JPH05272908A JP6623492A JP6623492A JPH05272908A JP H05272908 A JPH05272908 A JP H05272908A JP 6623492 A JP6623492 A JP 6623492A JP 6623492 A JP6623492 A JP 6623492A JP H05272908 A JPH05272908 A JP H05272908A
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- chip
- probe
- tip
- crystal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 先鋭な先端を持つ走査型トンネル顕微鏡用探
針を容易に作製する。 【構成】 結晶面（１００）を頂点に位置させ、結晶方
位〈１００〉が軸方向を向くように円錐形に形成した単
結晶ランタンヘキサボライド１に負の高電圧を印加して
電子を放出させながら加熱することにより、先端を先鋭
化する。
針を容易に作製する。 【構成】 結晶面（１００）を頂点に位置させ、結晶方
位〈１００〉が軸方向を向くように円錐形に形成した単
結晶ランタンヘキサボライド１に負の高電圧を印加して
電子を放出させながら加熱することにより、先端を先鋭
化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
の探針及びその作製方法に関するものである。
の探針及びその作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】１９８２年、ＩＢＭチューリッヒ研究所
から発表された走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ：Ｓｃａ
ｎｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）に
より、原子レベルの分解能で固体表面の凹凸を観察する
ことができるようになった。ＳＴＭは、図２にその概略
の構成を示すように、電圧印加によって端部が３次元的
に変位するピエゾ素子２、これに装着された探針３、試
料４を保持する試料保持機構５、探針３と試料４間を流
れるトンネル電流をピエゾ素子２のｚ方向の駆動にフィ
ードバック制御し、また、ピエゾ素子２をｘ−ｙ面で２
次元的に走査する計測制御系６等から構成され、計測制
御系６が、トンネル電流が一定になるように、試料面に
垂直なｚ方向にピエゾ素子２を駆動制御し、この状態で
ピエゾ素子２をｘ−ｙ２方向に走査して、探針３を試料
面の原子の凹凸になぞって移動させることにより、試料
表面の凹凸を測定する顕微鏡である。
から発表された走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ：Ｓｃａ
ｎｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）に
より、原子レベルの分解能で固体表面の凹凸を観察する
ことができるようになった。ＳＴＭは、図２にその概略
の構成を示すように、電圧印加によって端部が３次元的
に変位するピエゾ素子２、これに装着された探針３、試
料４を保持する試料保持機構５、探針３と試料４間を流
れるトンネル電流をピエゾ素子２のｚ方向の駆動にフィ
ードバック制御し、また、ピエゾ素子２をｘ−ｙ面で２
次元的に走査する計測制御系６等から構成され、計測制
御系６が、トンネル電流が一定になるように、試料面に
垂直なｚ方向にピエゾ素子２を駆動制御し、この状態で
ピエゾ素子２をｘ−ｙ２方向に走査して、探針３を試料
面の原子の凹凸になぞって移動させることにより、試料
表面の凹凸を測定する顕微鏡である。
【０００３】ＳＴＭの探針には、従来、機械加工又は電
解研磨により製作されたタングステン針、若しくは、機
械的成形した白金・イリジウム合金針等が使われてい
る。
解研磨により製作されたタングステン針、若しくは、機
械的成形した白金・イリジウム合金針等が使われてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＳＴＭにおいて、試料
表面の原子レベルの凹凸を識別するためには、探針の先
端は数個以下の原子で構成されていることが望ましい。
しかし、上記の従来の方法で探針を作製する場合、先端
の平均半径を０．１μｍ以下に保つことは困難である。
表面の原子レベルの凹凸を識別するためには、探針の先
端は数個以下の原子で構成されていることが望ましい。
しかし、上記の従来の方法で探針を作製する場合、先端
の平均半径を０．１μｍ以下に保つことは困難である。
【０００５】また、探針にトンネル電流が流れる状態に
するには、その先端を試料に極めて近づける（２ｎｍ程
度）必要があり、この状態を保ったまま試料面に沿って
走査することが理想ではあるが、実際には、程度の差は
あれ、探針と試料の接触を完全に避けることは不可能で
ある。また、ＳＴＭは気体中で使用するため、環境の不
純物の付着も避けがたい。したがって、探針は消耗品で
あり、数多く必要となるものである。
するには、その先端を試料に極めて近づける（２ｎｍ程
度）必要があり、この状態を保ったまま試料面に沿って
走査することが理想ではあるが、実際には、程度の差は
あれ、探針と試料の接触を完全に避けることは不可能で
ある。また、ＳＴＭは気体中で使用するため、環境の不
純物の付着も避けがたい。したがって、探針は消耗品で
あり、数多く必要となるものである。
【０００６】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、先鋭な先端を持つものを容易
に作製することができる走査型トンネル顕微鏡用探針及
びその作製方法を提供することである。
ものであり、その目的は、先鋭な先端を持つものを容易
に作製することができる走査型トンネル顕微鏡用探針及
びその作製方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の走査型トンネル
顕微鏡用探針は、結晶方位〈１００〉が軸方向を向くよ
うに円錐形に形成した単結晶ランタンヘキサボライドか
らなることを特徴とするものである。
顕微鏡用探針は、結晶方位〈１００〉が軸方向を向くよ
うに円錐形に形成した単結晶ランタンヘキサボライドか
らなることを特徴とするものである。
【０００８】また、本発明の走査型トンネル顕微鏡用探
針の作製方法は、結晶面（１００）を頂点に位置させ、
結晶方位〈１００〉が軸方向を向くように円錐形に形成
した単結晶ランタンヘキサボライドに負の高電圧を印加
して電子を放出させながら加熱することにより、先端を
先鋭化することを特徴とする方法である。
針の作製方法は、結晶面（１００）を頂点に位置させ、
結晶方位〈１００〉が軸方向を向くように円錐形に形成
した単結晶ランタンヘキサボライドに負の高電圧を印加
して電子を放出させながら加熱することにより、先端を
先鋭化することを特徴とする方法である。
【０００９】
【作用】本発明においては、従来の方法により得られる
探針よりも先鋭な先端を持つものが容易に作製できる。
しかも、単結晶ＬａＢ6 は導電性なため、走査型トンネ
ル顕微鏡用の探針として最適なものである。
探針よりも先鋭な先端を持つものが容易に作製できる。
しかも、単結晶ＬａＢ6 は導電性なため、走査型トンネ
ル顕微鏡用の探針として最適なものである。
【００１０】
【実施例】図１に示すように、結晶面（１００）を頂点
に位置させ、結晶方位〈１００〉が軸方向を向くように
円錐形に電解研磨した単結晶ＬａＢ6 （ランタンヘキサ
ボライド）１（同図（ａ））は、真空中で負の高電圧を
印加して電子を放出させながら加熱すると、表面が蒸発
して先鋭化して行き、（１００）面が消失する方向へ変
化する（同図（ｂ））（Ｈ．Ｈａｇｉｗａｒａ ｅｔ
ａｌ：ＳＥＭ／１９８２／ＩＩ，ｐ．４７３（１９８
２））。このようにして先端を先鋭化した針の先端の平
均半径は容易に０．１μｍ以下になる。先端先鋭化工程
は、上記のような形状に研磨した単結晶ＬａＢ6 の頂点
に対向して陽極を近接配置し、真空中でＬａＢ6 に負の
高電圧を印加し続ければよいだけであり、極めて簡単な
方法である。しかも、単結晶ＬａＢ6 は導電性であるの
で、このような方法により先端が先鋭化された単結晶Ｌ
ａＢ6 針をＳＴＭの探針として用いることができる。
に位置させ、結晶方位〈１００〉が軸方向を向くように
円錐形に電解研磨した単結晶ＬａＢ6 （ランタンヘキサ
ボライド）１（同図（ａ））は、真空中で負の高電圧を
印加して電子を放出させながら加熱すると、表面が蒸発
して先鋭化して行き、（１００）面が消失する方向へ変
化する（同図（ｂ））（Ｈ．Ｈａｇｉｗａｒａ ｅｔ
ａｌ：ＳＥＭ／１９８２／ＩＩ，ｐ．４７３（１９８
２））。このようにして先端を先鋭化した針の先端の平
均半径は容易に０．１μｍ以下になる。先端先鋭化工程
は、上記のような形状に研磨した単結晶ＬａＢ6 の頂点
に対向して陽極を近接配置し、真空中でＬａＢ6 に負の
高電圧を印加し続ければよいだけであり、極めて簡単な
方法である。しかも、単結晶ＬａＢ6 は導電性であるの
で、このような方法により先端が先鋭化された単結晶Ｌ
ａＢ6 針をＳＴＭの探針として用いることができる。
【００１１】以下、本発明の走査型トンネル顕微鏡用探
針の作製方法の１実施例について説明する。フローティ
ング・ゾーン法（大谷茂樹：日本金属学会会報３０（１
９９１）１７５）により育成したＬａＢ6 単結晶を（１
００）面に切り出し、機械研磨及び電解研磨により、図
１（ａ）に示すような円錐角６０°、先端曲率半径１５
μｍのチップ１を作る。
針の作製方法の１実施例について説明する。フローティ
ング・ゾーン法（大谷茂樹：日本金属学会会報３０（１
９９１）１７５）により育成したＬａＢ6 単結晶を（１
００）面に切り出し、機械研磨及び電解研磨により、図
１（ａ）に示すような円錐角６０°、先端曲率半径１５
μｍのチップ１を作る。
【００１２】このチップ１の頂点に対向して陽極を近接
配置し、電流を流しながら真空（１×１０-6Ｔｏｒｒ）
下で１５５０℃近くまで加熱すると、チップは時間と共
に先端形状が変化し、ハビット（晶癖）と呼ばれる線に
沿って先鋭化し（図１（ｂ））、その先端の平均半径は
容易に０．１μｍ以下になる。
配置し、電流を流しながら真空（１×１０-6Ｔｏｒｒ）
下で１５５０℃近くまで加熱すると、チップは時間と共
に先端形状が変化し、ハビット（晶癖）と呼ばれる線に
沿って先鋭化し（図１（ｂ））、その先端の平均半径は
容易に０．１μｍ以下になる。
【００１３】十分に先鋭化させた後、チップ１をチタン
酸ジルコン酸鉛系のセラミックス（ＰＺＴ）を素材とす
る角柱の走査素子２に取り付け、ＳＴＭが完成する（図
２）。
酸ジルコン酸鉛系のセラミックス（ＰＺＴ）を素材とす
る角柱の走査素子２に取り付け、ＳＴＭが完成する（図
２）。
【００１４】なお、探針の先端形状は電流、加熱時間等
の作製条件によって制御することができる。
の作製条件によって制御することができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明の走査型トンネル顕微鏡用探針及
びその作製方法によれば、従来の方法により得られる探
針よりも先鋭な先端を持つものが容易に作製できる。し
かも、単結晶ＬａＢ6 は導電性なため、走査型トンネル
顕微鏡用の探針として最適なものである。
びその作製方法によれば、従来の方法により得られる探
針よりも先鋭な先端を持つものが容易に作製できる。し
かも、単結晶ＬａＢ6 は導電性なため、走査型トンネル
顕微鏡用の探針として最適なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の走査型トンネル顕微鏡用探針の作製方
法の１実施例を説明するための図である。
法の１実施例を説明するための図である。
【図２】走査型トンネル顕微鏡の概略の構成を示す図で
ある。
ある。
１…単結晶ＬａＢ6 ２…ピエゾ素子 ３…探針 ４…試料 ５…試料保持機構 ６…計測制御系
Claims (2)
- 【請求項１】 結晶方位〈１００〉が軸方向を向くよう
に円錐形に形成した単結晶ランタンヘキサボライドから
なることを特徴とする走査型トンネル顕微鏡用探針。 - 【請求項２】 結晶面（１００）を頂点に位置させ、結
晶方位〈１００〉が軸方向を向くように円錐形に形成し
た単結晶ランタンヘキサボライドに負の高電圧を印加し
て電子を放出させながら加熱することにより、先端を先
鋭化することを特徴とする走査型トンネル顕微鏡用探針
の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6623492A JPH05272908A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 走査型トンネル顕微鏡用探針及びその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6623492A JPH05272908A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 走査型トンネル顕微鏡用探針及びその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05272908A true JPH05272908A (ja) | 1993-10-22 |
Family
ID=13309966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6623492A Pending JPH05272908A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 走査型トンネル顕微鏡用探針及びその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05272908A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008127393A3 (en) * | 2006-10-30 | 2008-12-18 | Univ Nebraska | Crystalline nanostructures |
-
1992
- 1992-03-24 JP JP6623492A patent/JPH05272908A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008127393A3 (en) * | 2006-10-30 | 2008-12-18 | Univ Nebraska | Crystalline nanostructures |
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