JPH06273110A - 走査型トンネル顕微鏡 - Google Patents
走査型トンネル顕微鏡Info
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- JPH06273110A JPH06273110A JP5064292A JP6429293A JPH06273110A JP H06273110 A JPH06273110 A JP H06273110A JP 5064292 A JP5064292 A JP 5064292A JP 6429293 A JP6429293 A JP 6429293A JP H06273110 A JPH06273110 A JP H06273110A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定対象物の電気的特性や状態変化にかかわ
らず、試料表面の凹凸像を高分解能で得られる走査型ト
ンネル顕微鏡を提供する。 【構成】 発振器２で所定の周波数の交流電圧（変調電
圧）を発生し、この交流電圧を試料１と探針３との間に
印加する。試料１と探針３との間のトンネル電流値を電
圧信号に変換し、乗算器６により、もとの変調電圧との
積信号を得る。この積信号をローパスフィルタ７で処理
し、積信号のうち変調電圧と同期した成分を求め、トン
ネル電流の振幅値を抽出する。この振幅値で電極３と試
料１との距離を制御するとともに、振幅値を試料１の凹
凸を表わすものとして出力する。
らず、試料表面の凹凸像を高分解能で得られる走査型ト
ンネル顕微鏡を提供する。 【構成】 発振器２で所定の周波数の交流電圧（変調電
圧）を発生し、この交流電圧を試料１と探針３との間に
印加する。試料１と探針３との間のトンネル電流値を電
圧信号に変換し、乗算器６により、もとの変調電圧との
積信号を得る。この積信号をローパスフィルタ７で処理
し、積信号のうち変調電圧と同期した成分を求め、トン
ネル電流の振幅値を抽出する。この振幅値で電極３と試
料１との距離を制御するとともに、振幅値を試料１の凹
凸を表わすものとして出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試料表面の凹凸などを
測定する走査型トンネル顕微鏡（Scanning Tunneling M
icroscope;ＳＴＭ）に関する。
測定する走査型トンネル顕微鏡（Scanning Tunneling M
icroscope;ＳＴＭ）に関する。
【０００２】従来の走査型トンネル顕微鏡では、探針
（プローブ電極）と導電性の試料との間に直流のバイア
ス電圧を印加し、このとき探針と試料との間を流れるト
ンネル電流を検出する。そして探針を試料表面に沿って
走査しながら、検出されるトンネル電流値が一定になる
ように探針と試料表面との距離を制御する。一般にトン
ネル電流値は探針先端と試料表面との距離に対して敏感
に変化するので、距離の制御のための信号を監視するこ
とにより、すなわち探針の動きを監視することにより、
試料表面の凹凸を監視することができる。
（プローブ電極）と導電性の試料との間に直流のバイア
ス電圧を印加し、このとき探針と試料との間を流れるト
ンネル電流を検出する。そして探針を試料表面に沿って
走査しながら、検出されるトンネル電流値が一定になる
ように探針と試料表面との距離を制御する。一般にトン
ネル電流値は探針先端と試料表面との距離に対して敏感
に変化するので、距離の制御のための信号を監視するこ
とにより、すなわち探針の動きを監視することにより、
試料表面の凹凸を監視することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の走査型トンネル顕微鏡では、印加されるバイア
ス電圧が直流電圧であるので、高抵抗材料の試料の測定
を行なった場合には、トンネル電流値が微小なものとな
り、ノイズ成分からトンネル電流を分離することが難し
くなる。このため、試料と探針との間隔の制御がうまく
行なわれなくなり、探針の先端が試料表面に接触して試
料表面を押し潰したり引っ掻いたりしてしまい、表面の
凹凸像を得ることが困難である。
た従来の走査型トンネル顕微鏡では、印加されるバイア
ス電圧が直流電圧であるので、高抵抗材料の試料の測定
を行なった場合には、トンネル電流値が微小なものとな
り、ノイズ成分からトンネル電流を分離することが難し
くなる。このため、試料と探針との間隔の制御がうまく
行なわれなくなり、探針の先端が試料表面に接触して試
料表面を押し潰したり引っ掻いたりしてしまい、表面の
凹凸像を得ることが困難である。
【０００４】高抵抗材料の表面の観察方法として特開昭
６３−３０９８０３号公報には、探針を微小に振動させ
たときの探針と試料のと間の共振周波数の変化を検出す
る原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope;ＡＦＭ）
が開示されている。原子間力顕微鏡の場合、引力（原子
間力）がトンネル電流の作用範囲に比べて遠距離まで伝
達するため、相互作用領域が広くなり、探針先端の形状
がその分解能に影響してしまうという問題点がある。
６３−３０９８０３号公報には、探針を微小に振動させ
たときの探針と試料のと間の共振周波数の変化を検出す
る原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope;ＡＦＭ）
が開示されている。原子間力顕微鏡の場合、引力（原子
間力）がトンネル電流の作用範囲に比べて遠距離まで伝
達するため、相互作用領域が広くなり、探針先端の形状
がその分解能に影響してしまうという問題点がある。
【０００５】また、従来の走査型トンネル顕微鏡では、
試料表面に何らかの電気的作用が及んでいる場合には、
試料と探針との距離だけではなく試料表面の電気的状態
にも依存してトンネル電流が変化する。このため、試料
表面の凹凸の情報のみを取り出すことが困難であった。
試料表面に何らかの電気的作用が及んでいる場合には、
試料と探針との距離だけではなく試料表面の電気的状態
にも依存してトンネル電流が変化する。このため、試料
表面の凹凸の情報のみを取り出すことが困難であった。
【０００６】本発明の目的は、測定対象物の電気的特性
や状態変化にかかわらず、試料表面の凹凸像を高分解能
で得られる走査型トンネル顕微鏡を提供することにあ
る。
や状態変化にかかわらず、試料表面の凹凸像を高分解能
で得られる走査型トンネル顕微鏡を提供することにあ
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
顕微鏡は、試料と探針との間のトンネル電流を検出する
走査型トンネル顕微鏡において、所定の周期で変化する
所定波形の変調電圧を前記試料と前記探針との間に印加
する電圧印加手段と、前記トンネル電流のうち前記変調
電圧に同期した成分の振幅を求める検出手段と、前記振
幅に応じて前記試料と前記探針との間の距離を制御する
制御手段とを有する。
顕微鏡は、試料と探針との間のトンネル電流を検出する
走査型トンネル顕微鏡において、所定の周期で変化する
所定波形の変調電圧を前記試料と前記探針との間に印加
する電圧印加手段と、前記トンネル電流のうち前記変調
電圧に同期した成分の振幅を求める検出手段と、前記振
幅に応じて前記試料と前記探針との間の距離を制御する
制御手段とを有する。
【０００８】
【作用】試料表面の正確な凹凸像を得るためには、試料
の電気的特性や電気的作用による状態変化に影響されず
に凹凸に起因するトンネル電流の変化のみを検出し、さ
らに探針先端が試料表面にぶつからないように探針を走
査しなければならない。本発明の走査型トンネル顕微鏡
では、所定の周期で変化する変調電圧をバイアス電圧と
し、トンネル電流のうちこの変調電圧に同期した成分の
振幅を求めている。トンネル電流のうち変調信号と同期
する成分は、探針と試料表面の距離に強く依存し、その
他の電気的信号やノイズを含まないので、本発明の走査
型トンネル顕微鏡では、探針が試料とぶつかることな
く、試料表面の凹凸像を正確に得ることができる。
の電気的特性や電気的作用による状態変化に影響されず
に凹凸に起因するトンネル電流の変化のみを検出し、さ
らに探針先端が試料表面にぶつからないように探針を走
査しなければならない。本発明の走査型トンネル顕微鏡
では、所定の周期で変化する変調電圧をバイアス電圧と
し、トンネル電流のうちこの変調電圧に同期した成分の
振幅を求めている。トンネル電流のうち変調信号と同期
する成分は、探針と試料表面の距離に強く依存し、その
他の電気的信号やノイズを含まないので、本発明の走査
型トンネル顕微鏡では、探針が試料とぶつかることな
く、試料表面の凹凸像を正確に得ることができる。
【０００９】検出手段としては、変調電圧に同期した成
分を抽出できるものであればどのようなものも使用でき
るが、例えば、検出されたトンネル電流値を電圧信号に
変換し、この電圧信号と変調電圧信号との積信号を乗算
器で求め、積信号のうち一定周波数以下の成分を出力す
るものが良好に使用できる。
分を抽出できるものであればどのようなものも使用でき
るが、例えば、検出されたトンネル電流値を電圧信号に
変換し、この電圧信号と変調電圧信号との積信号を乗算
器で求め、積信号のうち一定周波数以下の成分を出力す
るものが良好に使用できる。
【００１０】
【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。図１は本発明の第１の実施例の走査型ト
ンネル顕微鏡の構成を示すブロック図である。
して説明する。図１は本発明の第１の実施例の走査型ト
ンネル顕微鏡の構成を示すブロック図である。
【００１１】測定用の試料１の表面に対向して、先端が
尖った探針３が配置されている。試料１の表面と探針３
の表面とは、トンネル電流が流れる程度に近接してい
る。ここでは試料１として、電気抵抗の大きいガラス材
表面を使用する。
尖った探針３が配置されている。試料１の表面と探針３
の表面とは、トンネル電流が流れる程度に近接してい
る。ここでは試料１として、電気抵抗の大きいガラス材
表面を使用する。
【００１２】探針３は、接地され、探針駆動用の圧電素
子１０に保持されている。圧電素子１０は、例えば円筒
型圧電アクチュエータであり、探針３をｘ,ｙ,ｚの３方
向に任意に移動させることができるものである。ここで
は、ｘ,ｙ方向を試料１の表面の面内方向とし、ｚ方向
を試料１の表面に垂直な方向とする。圧電素子１０は、
後述する帰還回路９の出力によって駆動され、探針３を
ｘ,ｙ,ｚの各方向に変位させるようになっている。
子１０に保持されている。圧電素子１０は、例えば円筒
型圧電アクチュエータであり、探針３をｘ,ｙ,ｚの３方
向に任意に移動させることができるものである。ここで
は、ｘ,ｙ方向を試料１の表面の面内方向とし、ｚ方向
を試料１の表面に垂直な方向とする。圧電素子１０は、
後述する帰還回路９の出力によって駆動され、探針３を
ｘ,ｙ,ｚの各方向に変位させるようになっている。
【００１３】正弦波Ｖ(t)＝ＶTｓｉｎ ωoｔを発生する
発振器２が設けられている。発振器２の一端は試料１に
接続され、他端は接地されている。さらに、この発振器
２からは、試料１に印加される正弦波（変調電圧）が、
同一の周期で変化する矩形波に変換され参照信号として
出力されている。探針３には、探針３から試料１に流れ
るトンネル電流を検出して電圧信号に変換する電流電圧
変換回路４が接続され、電流電圧変換回路４の出力は、
増幅回路５を介して乗算器６の一方の入力端子に接続さ
れている。乗算器６の他方の入力端子には、発振器２か
らの参照信号が供給されている。
発振器２が設けられている。発振器２の一端は試料１に
接続され、他端は接地されている。さらに、この発振器
２からは、試料１に印加される正弦波（変調電圧）が、
同一の周期で変化する矩形波に変換され参照信号として
出力されている。探針３には、探針３から試料１に流れ
るトンネル電流を検出して電圧信号に変換する電流電圧
変換回路４が接続され、電流電圧変換回路４の出力は、
増幅回路５を介して乗算器６の一方の入力端子に接続さ
れている。乗算器６の他方の入力端子には、発振器２か
らの参照信号が供給されている。
【００１４】乗算器６の出力側には、ローパスフィルタ
７が設けられている。ローパスフィルタ７の遮断周波数
は、発振器２の発生する正弦波の周波数（ωo／２π）
よりも十分に小さい値とされている。ローパスフィルタ
７の出力は増幅回路８を介して帰還回路９に入力する。
帰還回路９は、探針３をｘ,ｙ,ｚの各方向に駆動するた
めに、ｘ,ｙ,ｚ軸の各駆動用信号を生成する。この場
合、帰還回路９は、増幅回路８の出力に応じてｚ軸駆動
用信号を出力するようになっている。各駆動用信号は、
圧電素子１０に入力するとともに、出力端子１３に供給
されている。出力端子１３に不図示のモニタ装置を接続
することにより、試料表面の凹凸を３次元的に表示、観
察することができる。
７が設けられている。ローパスフィルタ７の遮断周波数
は、発振器２の発生する正弦波の周波数（ωo／２π）
よりも十分に小さい値とされている。ローパスフィルタ
７の出力は増幅回路８を介して帰還回路９に入力する。
帰還回路９は、探針３をｘ,ｙ,ｚの各方向に駆動するた
めに、ｘ,ｙ,ｚ軸の各駆動用信号を生成する。この場
合、帰還回路９は、増幅回路８の出力に応じてｚ軸駆動
用信号を出力するようになっている。各駆動用信号は、
圧電素子１０に入力するとともに、出力端子１３に供給
されている。出力端子１３に不図示のモニタ装置を接続
することにより、試料表面の凹凸を３次元的に表示、観
察することができる。
【００１５】次に、この走査型トンネル顕微鏡の動作原
理について、図３を用いて説明する。発振器２は、図３
(a)に示すように、正弦波の変調電圧Ｖ(t)を出力する。
この変調電圧は、バイアス電圧として探針３と試料１に
間に印加されるとともに、同一の周期で変化する矩形波
に変換されて参照信号として乗算器６に供給される。こ
のような変調電圧が印加されることにより、探針と３試
料１との間に、図３(b)で示されるようなトンネル電流
Ｉt(t)が流れる。このトンネル電流Ｉt(t)は、印加され
る電圧に応じて、正弦波状に変化する。
理について、図３を用いて説明する。発振器２は、図３
(a)に示すように、正弦波の変調電圧Ｖ(t)を出力する。
この変調電圧は、バイアス電圧として探針３と試料１に
間に印加されるとともに、同一の周期で変化する矩形波
に変換されて参照信号として乗算器６に供給される。こ
のような変調電圧が印加されることにより、探針と３試
料１との間に、図３(b)で示されるようなトンネル電流
Ｉt(t)が流れる。このトンネル電流Ｉt(t)は、印加され
る電圧に応じて、正弦波状に変化する。
【００１６】ところで実際にトンネル電流の検出を行な
う場合、トンネル電流自体が微小なので、ノイズの重畳
を避けることができない。ここでは、図３(c)に示すよ
うなノイズ成分Ｉn(t)が、トンネル電流Ｉt(t)に重畳す
るものとする。その結果、電流電圧変換回路４や増幅回
路５を経て、トンネル電流とノイズとの和Ｉt(t)＋Ｉ
n(t)に比例した電圧が乗算器６に入力する。
う場合、トンネル電流自体が微小なので、ノイズの重畳
を避けることができない。ここでは、図３(c)に示すよ
うなノイズ成分Ｉn(t)が、トンネル電流Ｉt(t)に重畳す
るものとする。その結果、電流電圧変換回路４や増幅回
路５を経て、トンネル電流とノイズとの和Ｉt(t)＋Ｉ
n(t)に比例した電圧が乗算器６に入力する。
【００１７】乗算器６は、ｋを比例定数とすると、Ｖ
(t)とｋ（Ｉt(t)＋Ｉn(t)）との積を出力する。参照信
号が単一周波数の矩形波信号であることから、乗算器６
の出力は、トンネル電流とノイズとの和信号の各成分周
波数と参照信号の周波数との和および差に相当する周波
数成分を有する信号となる。したがって、和信号のうち
参照信号に同期する成分は直流に変換され、他の周波数
成分は交流に変換されることになる。乗算器６の出力側
には、十分に低い遮断周波数のローパスフィルタ７が設
けられているから、乗算器６の出力のうち、直流成分の
みが抽出されることになる。この直流成分は、前記和信
号のうち参照信号に同期する成分であり、この同期する
成分は、探針３と試料１を流れるトンネル電流に対応す
る成分にほかならないから、ローパスフィルタ７の出力
は、トンネル電流Ｉt(t)の振幅のみを表わしていること
になる。なお、図３(d)は乗算器６の出力の直流成分、
すなわちトンネル電流Ｉt(t)の振幅に比例する成分Ｖ
t(t)を表わし、図３(e)は乗算器６の出力の交流成分、
すなわちノイズ成分Ｉn(t)に対応する成分Ｖn(t)を表わ
している。
(t)とｋ（Ｉt(t)＋Ｉn(t)）との積を出力する。参照信
号が単一周波数の矩形波信号であることから、乗算器６
の出力は、トンネル電流とノイズとの和信号の各成分周
波数と参照信号の周波数との和および差に相当する周波
数成分を有する信号となる。したがって、和信号のうち
参照信号に同期する成分は直流に変換され、他の周波数
成分は交流に変換されることになる。乗算器６の出力側
には、十分に低い遮断周波数のローパスフィルタ７が設
けられているから、乗算器６の出力のうち、直流成分の
みが抽出されることになる。この直流成分は、前記和信
号のうち参照信号に同期する成分であり、この同期する
成分は、探針３と試料１を流れるトンネル電流に対応す
る成分にほかならないから、ローパスフィルタ７の出力
は、トンネル電流Ｉt(t)の振幅のみを表わしていること
になる。なお、図３(d)は乗算器６の出力の直流成分、
すなわちトンネル電流Ｉt(t)の振幅に比例する成分Ｖ
t(t)を表わし、図３(e)は乗算器６の出力の交流成分、
すなわちノイズ成分Ｉn(t)に対応する成分Ｖn(t)を表わ
している。
【００１８】ローパスフィルタ７の出力は増幅回路８を
介して帰還回路９に入力し、探針３の先端と試料１の表
面との間隔を一定（すなわち、トンネル電流の振幅を一
定）に保つために使用される。これにより、帰還回路９
の出力するｚ軸駆動用信号の値は、試料１の表面の凹凸
を正確に反映していることになる。
介して帰還回路９に入力し、探針３の先端と試料１の表
面との間隔を一定（すなわち、トンネル電流の振幅を一
定）に保つために使用される。これにより、帰還回路９
の出力するｚ軸駆動用信号の値は、試料１の表面の凹凸
を正確に反映していることになる。
【００１９】次に、本発明の第２の実施例について、図
２を用いて説明する。この実施例は、導電性の試料１１
に電流を流すことによってその表面の状態が変化してい
る場合に、試料１１の表面の凹凸を観測しようとするも
のである。
２を用いて説明する。この実施例は、導電性の試料１１
に電流を流すことによってその表面の状態が変化してい
る場合に、試料１１の表面の凹凸を観測しようとするも
のである。
【００２０】試料１１に電気信号を印加するための電気
回路１２が設けられ、試料１１の両端はこの電気回路１
２に接続されている。これにより試料１１の表面にはｘ
方向すなわち表面の面内方向に流れる電流Ｉxが存在
し、この表面の電気的あるいは物理的な状態が変化す
る。
回路１２が設けられ、試料１１の両端はこの電気回路１
２に接続されている。これにより試料１１の表面にはｘ
方向すなわち表面の面内方向に流れる電流Ｉxが存在
し、この表面の電気的あるいは物理的な状態が変化す
る。
【００２１】上述の実施例と同様に、試料１１に対向し
て探針３が配置され、また、試料１１と探針３の間に正
弦波の変調電圧を印加するための発振器２が設けられて
いる。この変調電圧の周波数は、電気回路１２が試料に
印加する電圧の周波数とは異なるようにしておく。発振
器２の一端は試料１１に接続され、他端は接地されてい
る。探針３は接地されている。さらに、上述の実施例と
同様に、電流電圧変換回路４、増幅回路５,８、乗算器
６、ローパスフィルタ７、帰還回路９、圧電素子１０が
設けられている。
て探針３が配置され、また、試料１１と探針３の間に正
弦波の変調電圧を印加するための発振器２が設けられて
いる。この変調電圧の周波数は、電気回路１２が試料に
印加する電圧の周波数とは異なるようにしておく。発振
器２の一端は試料１１に接続され、他端は接地されてい
る。探針３は接地されている。さらに、上述の実施例と
同様に、電流電圧変換回路４、増幅回路５,８、乗算器
６、ローパスフィルタ７、帰還回路９、圧電素子１０が
設けられている。
【００２２】次に、本実施例の動作について説明する。
発振器２の発生する変調電圧により、試料１１と探針３
との間に電圧が印加され、トンネル電流が流れる。トン
ネル電流は電流電圧変換回路４で電圧信号に変換され、
増幅回路５で増幅されて乗算器６へ出力される。乗算器
６では、増幅回路５からの信号と発振器２からの参照信
号との積に相当する信号が生成する。これにより、上述
の実施例と同様に、和と差の周波数成分に変換される。
したがって、試料１１の表面形状に起因するトンネル電
流成分は直流に、試料１１に印加した電流Ｉxに起因す
るトンネル電流成分は交流に変換される。この交流成分
はローパスフィルタ７で除去され、表面形状に起因する
トンネル電流信号成分のみが増幅回路８で増幅されて帰
還回路９へ送られる。帰還回路９から圧電素子１０へ出
力されるｘ,ｙ,ｚ軸駆動用信号をモニタすることによ
り、試料１１に印加する電流Ｉxの影響を受けることな
く、試料１１の表面の凹凸を示す像を正確に得ることが
できる。
発振器２の発生する変調電圧により、試料１１と探針３
との間に電圧が印加され、トンネル電流が流れる。トン
ネル電流は電流電圧変換回路４で電圧信号に変換され、
増幅回路５で増幅されて乗算器６へ出力される。乗算器
６では、増幅回路５からの信号と発振器２からの参照信
号との積に相当する信号が生成する。これにより、上述
の実施例と同様に、和と差の周波数成分に変換される。
したがって、試料１１の表面形状に起因するトンネル電
流成分は直流に、試料１１に印加した電流Ｉxに起因す
るトンネル電流成分は交流に変換される。この交流成分
はローパスフィルタ７で除去され、表面形状に起因する
トンネル電流信号成分のみが増幅回路８で増幅されて帰
還回路９へ送られる。帰還回路９から圧電素子１０へ出
力されるｘ,ｙ,ｚ軸駆動用信号をモニタすることによ
り、試料１１に印加する電流Ｉxの影響を受けることな
く、試料１１の表面の凹凸を示す像を正確に得ることが
できる。
【００２３】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。ここでは、第１の実施例において試料１として半
導体からなるものを使用し、形状観察を行なう場合につ
いて説明する。
する。ここでは、第１の実施例において試料１として半
導体からなるものを使用し、形状観察を行なう場合につ
いて説明する。
【００２４】半導体試料と探針との間に印加する変調電
圧を三角波とした場合、半導体自体の電流−電圧特性が
非線形であるために（オームの法則にしたがわないため
に）、トンネル電流信号に含まれる周波数成分のうちの
変調電圧の周波数に相当する成分が小さくなり、乗算器
からの出力信号が小さくなってしまう。
圧を三角波とした場合、半導体自体の電流−電圧特性が
非線形であるために（オームの法則にしたがわないため
に）、トンネル電流信号に含まれる周波数成分のうちの
変調電圧の周波数に相当する成分が小さくなり、乗算器
からの出力信号が小さくなってしまう。
【００２５】このような問題を解決するには、試料の電
流−電圧特性の非線形性を補うような波形の変調電圧を
印加すればよい。そのため、発振器からの変調電圧の波
形を変化させれば、印加電圧の最大値あるいは波高値を
大きくしなくてもローパスフィルタから十分な出力を得
ることができ、安定して測定を行なうことができるよう
になる。
流−電圧特性の非線形性を補うような波形の変調電圧を
印加すればよい。そのため、発振器からの変調電圧の波
形を変化させれば、印加電圧の最大値あるいは波高値を
大きくしなくてもローパスフィルタから十分な出力を得
ることができ、安定して測定を行なうことができるよう
になる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、所定の周
期で変化する変調電圧をバイアス電圧とし、トンネル電
流のうちこの変調電圧に同期した成分の振幅を求めるこ
とにより、導電性試料だけでなく、高抵抗試料や部分的
に高抵抗領域のある試料についても、容易に正確な凹凸
像を得ることできるという効果がある。さらに、試料に
電気的作用が及ぼされ試料の状態が変化している場合に
も、試料表面の凹凸を観察することができるという効果
がある。
期で変化する変調電圧をバイアス電圧とし、トンネル電
流のうちこの変調電圧に同期した成分の振幅を求めるこ
とにより、導電性試料だけでなく、高抵抗試料や部分的
に高抵抗領域のある試料についても、容易に正確な凹凸
像を得ることできるという効果がある。さらに、試料に
電気的作用が及ぼされ試料の状態が変化している場合に
も、試料表面の凹凸を観察することができるという効果
がある。
【図１】本発明の第１の実施例の走査型トンネル顕微鏡
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施例の走査型トンネル顕微鏡
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図３】本発明の走査型トンネル顕微鏡の動作原理を説
明する図であって、(a)は発振器の出力を示す波形図、
(b)はトンネル電流を示す波形図、(c)はノイズ成分を示
す波形図、(d)は乗算器の出力として得られるトンネル
信号振幅を示す波形図、(e)は検出されたノイズ成分を
示す波形図である。
明する図であって、(a)は発振器の出力を示す波形図、
(b)はトンネル電流を示す波形図、(c)はノイズ成分を示
す波形図、(d)は乗算器の出力として得られるトンネル
信号振幅を示す波形図、(e)は検出されたノイズ成分を
示す波形図である。
１,１１ 試料 ２ 発振器 ３ 探針 ４ 電流電圧変換回路 ５,８ 増幅回路 ６ 乗算器 ７ ローパスフィルタ ９ 帰還回路 １０ 圧電素子 １２ 電気回路 １３ 出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 貴志 悦朗 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 河田 春紀 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 試料と探針との間のトンネル電流を検出
する走査型トンネル顕微鏡において、 所定の周期で変化する所定波形の変調電圧を前記試料と
前記探針との間に印加する電圧印加手段と、 前記トンネル電流のうち前記変調電圧に同期した成分の
振幅を求める検出手段と、 前記振幅に応じて前記試料と前記探針との間の距離を制
御する制御手段とを有することを特徴とする走査型トン
ネル顕微鏡。 - 【請求項２】 前記試料の表面に沿って前記探針を走査
させる走査制御手段と、前記探針の前記表面に沿った位
置と前記検出手段の出力とに応じて前記試料の表面像を
形成する像形成手段とがさらに設けられた請求項１に記
載の走査型トンネル顕微鏡。 - 【請求項３】 前記検出手段が、前記トンネル電流を電
圧信号に変換する信号変換回路と、前記変調電圧および
前記電圧信号が入力する乗算器と、前記乗算器の出力側
に設けられたローパスフィルタとを有する請求項１また
は２に記載の走査型トンネル顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5064292A JPH06273110A (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 走査型トンネル顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5064292A JPH06273110A (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 走査型トンネル顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06273110A true JPH06273110A (ja) | 1994-09-30 |
Family
ID=13254022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5064292A Pending JPH06273110A (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 走査型トンネル顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06273110A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010251411A (ja) * | 2009-04-13 | 2010-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | ガスレーザ発振器 |
-
1993
- 1993-03-23 JP JP5064292A patent/JPH06273110A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010251411A (ja) * | 2009-04-13 | 2010-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | ガスレーザ発振器 |
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