JPH06300555A - 力センサーおよび原子間力顕微鏡 - Google Patents
力センサーおよび原子間力顕微鏡Info
- Publication number
- JPH06300555A JPH06300555A JP8852093A JP8852093A JPH06300555A JP H06300555 A JPH06300555 A JP H06300555A JP 8852093 A JP8852093 A JP 8852093A JP 8852093 A JP8852093 A JP 8852093A JP H06300555 A JPH06300555 A JP H06300555A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc oxide
- needle
- force
- force sensor
- whisker
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、力センサーおよび原子間力顕微鏡
に関するもので、特に、光素子等を必要としない力セン
サーとそれを備えた原子間力顕微鏡を提供することを目
的とする。 【構成】 基部から先端までの長さが約１００μｍのテ
トラポッド状の酸化亜鉛ウィスカを作製後、このウィス
カの３本の針状結晶１の先端部を絶縁体基板２上に作製
した金電極３上に導電性接着剤４を用いて取り付け、さ
らに、このウィスカの基部５に金属線６を取り付けた。
この金属線６と金電極３間の電圧を電圧計７により測定
した。この酸化亜鉛ウィスカの金電極面に垂直な針状結
晶８にマイクロメータを用いて針状結晶８の軸方向に力
を加えたところ、残りの針状結晶に歪が生じ、圧電効果
により結晶内部に電圧が発生し、電圧計でこの電圧を検
出することができた。
に関するもので、特に、光素子等を必要としない力セン
サーとそれを備えた原子間力顕微鏡を提供することを目
的とする。 【構成】 基部から先端までの長さが約１００μｍのテ
トラポッド状の酸化亜鉛ウィスカを作製後、このウィス
カの３本の針状結晶１の先端部を絶縁体基板２上に作製
した金電極３上に導電性接着剤４を用いて取り付け、さ
らに、このウィスカの基部５に金属線６を取り付けた。
この金属線６と金電極３間の電圧を電圧計７により測定
した。この酸化亜鉛ウィスカの金電極面に垂直な針状結
晶８にマイクロメータを用いて針状結晶８の軸方向に力
を加えたところ、残りの針状結晶に歪が生じ、圧電効果
により結晶内部に電圧が発生し、電圧計でこの電圧を検
出することができた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、引力や斥力を高感度に
検出するセンサーおよび前記センサーを備えた原子間力
顕微鏡に関するものである。
検出するセンサーおよび前記センサーを備えた原子間力
顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体表面を原子オーダで観察でき
る装置として原子間力顕微鏡（以後ＡＦＭと呼ぶ）が開
発されている。ＡＦＭでは微小な力を検出するために、
図４に示すような探針２６を有する長さｌが１００μｍ
から２００μｍ程度のカンチレバー２７が必要である。
る装置として原子間力顕微鏡（以後ＡＦＭと呼ぶ）が開
発されている。ＡＦＭでは微小な力を検出するために、
図４に示すような探針２６を有する長さｌが１００μｍ
から２００μｍ程度のカンチレバー２７が必要である。
【０００３】試料表面の原子または分子に探針先端部が
接近したときに受ける力は、前記カンチレバーのたわみ
を測定することで検出される。このたわみの測定方法と
して光てこ法や、光干渉法などがある。試料と探針間の
距離の制御および走査のための微動機構には、トライポ
ッド型やチューブ型の圧電体が用いられている。前記圧
電体は、探針側にはカンチレバーのたわみ測定機構があ
るため、通常試料側に設けられている。また前記探針と
しては、カンチレバー先端のエッジ部分を探針として用
いたもの、結晶のエッチピットを鋳型として利用し作製
したもの、異方性エッチングにより作製したもの等が使
用されている。
接近したときに受ける力は、前記カンチレバーのたわみ
を測定することで検出される。このたわみの測定方法と
して光てこ法や、光干渉法などがある。試料と探針間の
距離の制御および走査のための微動機構には、トライポ
ッド型やチューブ型の圧電体が用いられている。前記圧
電体は、探針側にはカンチレバーのたわみ測定機構があ
るため、通常試料側に設けられている。また前記探針と
しては、カンチレバー先端のエッジ部分を探針として用
いたもの、結晶のエッチピットを鋳型として利用し作製
したもの、異方性エッチングにより作製したもの等が使
用されている。
【０００４】ＡＦＭの分解能は前記探針の先端曲率半径
に依存し、曲率半径が小さいほど分解能は上がる。現在
のところ２００から３００オングストロームの曲率の探
針が作製され、このカンチレバーを用いてマイカ等の原
子像が観察されている。
に依存し、曲率半径が小さいほど分解能は上がる。現在
のところ２００から３００オングストロームの曲率の探
針が作製され、このカンチレバーを用いてマイカ等の原
子像が観察されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】通常ＡＦＭでは、装置
を小型化するほど分解能は向上するが、カンチレバーの
たわみを検出するための光てこなどの検出機構が必要な
ため小型化にも限界がある。また、三次元の微動機構
（圧電体）を試料側に設けた場合、試料の大きさに制約
がでる。さらに、ＡＦＭを真空中で用いる場合、光てこ
や光干渉に用いるレーザー光源や、フォトダイオード等
の素子が、高温環境下では破壊されるため、チャンバー
のベーキング温度を高くできず、超高真空度を達成する
のに長時間かかるという問題があった。
を小型化するほど分解能は向上するが、カンチレバーの
たわみを検出するための光てこなどの検出機構が必要な
ため小型化にも限界がある。また、三次元の微動機構
（圧電体）を試料側に設けた場合、試料の大きさに制約
がでる。さらに、ＡＦＭを真空中で用いる場合、光てこ
や光干渉に用いるレーザー光源や、フォトダイオード等
の素子が、高温環境下では破壊されるため、チャンバー
のベーキング温度を高くできず、超高真空度を達成する
のに長時間かかるという問題があった。
【０００６】さらに、垂直に近い壁面を有する試料を正
確に形状観察するためには、探針の側面が試料壁面に接
触しないようなアスペクト比の大きい探針を有するカン
チレバーが必要となる。しかし、このような高アスペク
ト比探針を有するカンチレバーを作製するには、複雑な
プロセスが必要であった。
確に形状観察するためには、探針の側面が試料壁面に接
触しないようなアスペクト比の大きい探針を有するカン
チレバーが必要となる。しかし、このような高アスペク
ト比探針を有するカンチレバーを作製するには、複雑な
プロセスが必要であった。
【０００７】本発明は、このような従来のＡＦＭの課題
を考慮し、カンチレバーやカンチレバーの変位検出機構
を必要とせず、高感度に力を検出でき、しかも製作が比
較的容易な力センサーと、前記センサーを有し、しかも
高アスペクト比探針を有するＡＦＭを提供することを目
的とする。
を考慮し、カンチレバーやカンチレバーの変位検出機構
を必要とせず、高感度に力を検出でき、しかも製作が比
較的容易な力センサーと、前記センサーを有し、しかも
高アスペクト比探針を有するＡＦＭを提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の力センサーは、多面体の中心付近から各頂
点方向に針状結晶が延びた酸化亜鉛ウィスカと、前記酸
化亜鉛ウィスカの少なくとも２カ所に設けた電極と、前
記電極間の電圧または抵抗値を測定する装置とを備えた
ものである。
に、本発明の力センサーは、多面体の中心付近から各頂
点方向に針状結晶が延びた酸化亜鉛ウィスカと、前記酸
化亜鉛ウィスカの少なくとも２カ所に設けた電極と、前
記電極間の電圧または抵抗値を測定する装置とを備えた
ものである。
【０００９】前記構成においては、酸化亜鉛ウィスカが
四面体の中心付近から４頂点方向に針状結晶が延びたテ
トラポッド形状の酸化亜鉛ウイスカであることが好まし
い。また、前記構成においては、少なくとも針状結晶の
一部が１０5 Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有することが好ま
しい。
四面体の中心付近から４頂点方向に針状結晶が延びたテ
トラポッド形状の酸化亜鉛ウイスカであることが好まし
い。また、前記構成においては、少なくとも針状結晶の
一部が１０5 Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有することが好ま
しい。
【００１０】また、前記構成においては、少なくとも針
状結晶の一部に、一価の金属のうち少なくとも一種が不
純物として含まれることが好ましい。さらに、本発明の
原子間力顕微鏡は、多面体の中心付近から各頂点方向に
針状結晶が延びた酸化亜鉛ウイスカからなる力センサー
を具備し、前記酸化亜鉛ウィスカの１本の針状結晶を探
針として用いるものである。
状結晶の一部に、一価の金属のうち少なくとも一種が不
純物として含まれることが好ましい。さらに、本発明の
原子間力顕微鏡は、多面体の中心付近から各頂点方向に
針状結晶が延びた酸化亜鉛ウイスカからなる力センサー
を具備し、前記酸化亜鉛ウィスカの１本の針状結晶を探
針として用いるものである。
【００１１】前記構成においては、酸化亜鉛ウィスカが
四面体の中心付近から４頂点方向に針状結晶が延びたテ
トラポッド形状の酸化亜鉛ウィスカであることが好まし
い。
四面体の中心付近から４頂点方向に針状結晶が延びたテ
トラポッド形状の酸化亜鉛ウィスカであることが好まし
い。
【００１２】
【作用】前記本発明の力センサーによれば、多面体の中
心付近から各頂点方向に針状結晶が延びた酸化亜鉛ウィ
スカと、前記酸化亜鉛ウィスカの少なくとも２カ所に設
けた電極と、前記電極間の電圧または抵抗値を測定する
装置とを備えることにより、高感度の力センサーが得ら
れる。すなわち、酸化亜鉛結晶は圧電効果を有するた
め、酸化亜鉛ウィスカに引力や斥力が作用した時に、結
晶内部に電圧が発生する。したがって、前記酸化亜鉛ウ
ィスカに電極と取り付け、電圧あるいは抵抗の変化を検
出することにより、高感度の力センサーが得られる。
心付近から各頂点方向に針状結晶が延びた酸化亜鉛ウィ
スカと、前記酸化亜鉛ウィスカの少なくとも２カ所に設
けた電極と、前記電極間の電圧または抵抗値を測定する
装置とを備えることにより、高感度の力センサーが得ら
れる。すなわち、酸化亜鉛結晶は圧電効果を有するた
め、酸化亜鉛ウィスカに引力や斥力が作用した時に、結
晶内部に電圧が発生する。したがって、前記酸化亜鉛ウ
ィスカに電極と取り付け、電圧あるいは抵抗の変化を検
出することにより、高感度の力センサーが得られる。
【００１３】また、酸化亜鉛ウィスカが四面体の中心付
近から４頂点方向に針状結晶が延びたテトラポッド形状
の酸化亜鉛ウイスカであるという本発明の好ましい構成
によれば、製作が比較的容易な力センサーが得られる。
近から４頂点方向に針状結晶が延びたテトラポッド形状
の酸化亜鉛ウイスカであるという本発明の好ましい構成
によれば、製作が比較的容易な力センサーが得られる。
【００１４】また、少なくとも針状結晶の一部が１０5
Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有するという本発明の好ましい
構成によれば、力の検出が容易になる。すなわち、２カ
所に設けた電極にはさまれた酸化亜鉛ウィスカの少なく
とも一部分に１０5 Ω・ｃｍ以上の抵抗率部分が存在す
れば、検出可能な電圧が発生し、力の検出が容易にな
る。
Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有するという本発明の好ましい
構成によれば、力の検出が容易になる。すなわち、２カ
所に設けた電極にはさまれた酸化亜鉛ウィスカの少なく
とも一部分に１０5 Ω・ｃｍ以上の抵抗率部分が存在す
れば、検出可能な電圧が発生し、力の検出が容易にな
る。
【００１５】また、少なくとも針状結晶の一部に、一価
の金属のうち少なくとも一種が不純物として含まれると
いう本発明の好ましい構成によれば、力の検出がより容
易になる。すなわち、純粋な酸化亜鉛ウィスカの抵抗率
は１０Ω・ｃｍ程度であるが、一価の金属を不純物とし
て混入させれば、抵抗率を１０5 Ω・ｃｍ以上にあげる
ことが可能になる。
の金属のうち少なくとも一種が不純物として含まれると
いう本発明の好ましい構成によれば、力の検出がより容
易になる。すなわち、純粋な酸化亜鉛ウィスカの抵抗率
は１０Ω・ｃｍ程度であるが、一価の金属を不純物とし
て混入させれば、抵抗率を１０5 Ω・ｃｍ以上にあげる
ことが可能になる。
【００１６】さらに、本発明の原子間力顕微鏡によれ
ば、多面体の中心付近から各頂点方向に針状結晶が延び
た酸化亜鉛ウイスカからなる力センサーを具備し、前記
酸化亜鉛ウィスカの１本の針状結晶を探針として用いる
ことにより、高アスペクト比探針を有する原子間力顕微
鏡が得られる。すなわち、針状結晶の基部から先端まで
の長さが１ｍｍ以下の酸化亜鉛ウィスカで構成される高
感度な力センサーを有するために、カンチレバーと、前
記カンチレバーの変位を検出するためのレーザーや光検
出器が不要である。したがって、ＡＦＭ装置を小型化で
き、分解能が向上するとともに、三次元の微動機構（圧
電体）を探針（酸化亜鉛ウィスカ）側に設けることによ
り、試料の大きさに制約がなくなり、自由な場所の観察
が可能となる。さらに、光学素子が無いため、高温環境
下での使用も可能となり、真空型のＡＦＭを作製する上
で非常に有利な構成となる。
ば、多面体の中心付近から各頂点方向に針状結晶が延び
た酸化亜鉛ウイスカからなる力センサーを具備し、前記
酸化亜鉛ウィスカの１本の針状結晶を探針として用いる
ことにより、高アスペクト比探針を有する原子間力顕微
鏡が得られる。すなわち、針状結晶の基部から先端まで
の長さが１ｍｍ以下の酸化亜鉛ウィスカで構成される高
感度な力センサーを有するために、カンチレバーと、前
記カンチレバーの変位を検出するためのレーザーや光検
出器が不要である。したがって、ＡＦＭ装置を小型化で
き、分解能が向上するとともに、三次元の微動機構（圧
電体）を探針（酸化亜鉛ウィスカ）側に設けることによ
り、試料の大きさに制約がなくなり、自由な場所の観察
が可能となる。さらに、光学素子が無いため、高温環境
下での使用も可能となり、真空型のＡＦＭを作製する上
で非常に有利な構成となる。
【００１７】また、酸化亜鉛ウィスカは、高アスペクト
比を有した針状結晶である。１本の針状結晶をＡＦＭ探
針として用いれば、従来の探針では探針側面等が溝上部
の角に接触し測定できなかったような深い溝形状でも、
底面まで探針が届き、精度よく観察できる原子間力顕微
鏡が得られる。
比を有した針状結晶である。１本の針状結晶をＡＦＭ探
針として用いれば、従来の探針では探針側面等が溝上部
の角に接触し測定できなかったような深い溝形状でも、
底面まで探針が届き、精度よく観察できる原子間力顕微
鏡が得られる。
【００１８】また、酸化亜鉛ウィスカが四面体の中心付
近から４頂点方向に針状結晶が延びたテトラポッド形状
の酸化亜鉛ウィスカであるという本発明の好ましい構成
によれば、力センサーが比較的容易に製作できるので都
合が良い。
近から４頂点方向に針状結晶が延びたテトラポッド形状
の酸化亜鉛ウィスカであるという本発明の好ましい構成
によれば、力センサーが比較的容易に製作できるので都
合が良い。
【００１９】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。テトラポッド状の酸化亜鉛ウィスカを作製
すること自体は、たとえば金属亜鉛微粒子表面を水中で
酸化後、酸素雰囲気中で加熱する方法［ジャーナル・オ
ブ・クリスタル・グロース１０２（１９９０年) 第９６
５頁から第９７３頁(J. Crystal Growth １０２，１９
９０，９６５−９７３）］などが知られているが、本発
明方法はこのような公知の技術を広く応用することもで
きる。酸化亜鉛ウィスカの大きさは、基部から先端まで
の長さが５〜３００μｍであることが好ましい。
に説明する。テトラポッド状の酸化亜鉛ウィスカを作製
すること自体は、たとえば金属亜鉛微粒子表面を水中で
酸化後、酸素雰囲気中で加熱する方法［ジャーナル・オ
ブ・クリスタル・グロース１０２（１９９０年) 第９６
５頁から第９７３頁(J. Crystal Growth １０２，１９
９０，９６５−９７３）］などが知られているが、本発
明方法はこのような公知の技術を広く応用することもで
きる。酸化亜鉛ウィスカの大きさは、基部から先端まで
の長さが５〜３００μｍであることが好ましい。
【００２０】実施例１ 第１実施例における力センサーの構成図を図１に示す。
基部から先端までの長さが約１００μｍのテトラポッド
状の酸化亜鉛ウィスカを作製後、このウィスカの３本の
針状結晶１の先端部を絶縁体基板２上に作製した金電極
３上に導電性接着剤４を用いて取り付けた。また、この
ウィスカの基部５に金属線６を取り付けた。この金属線
６と金電極３間の電圧を電圧計７により測定した。この
酸化亜鉛ウィスカの金電極面に垂直な針状結晶８にマイ
クロメータを用いてこの針状結晶８の軸方向に力を加え
たところ、残りの針状結晶に歪が生じ、その結果、圧電
効果により結晶内部に電圧が発生し、電圧計でこの電圧
を検出することができた。検出した電圧は、マイクロメ
ータにより加える力を大きくすると増大し、力に高感度
な電圧特性を示した。
基部から先端までの長さが約１００μｍのテトラポッド
状の酸化亜鉛ウィスカを作製後、このウィスカの３本の
針状結晶１の先端部を絶縁体基板２上に作製した金電極
３上に導電性接着剤４を用いて取り付けた。また、この
ウィスカの基部５に金属線６を取り付けた。この金属線
６と金電極３間の電圧を電圧計７により測定した。この
酸化亜鉛ウィスカの金電極面に垂直な針状結晶８にマイ
クロメータを用いてこの針状結晶８の軸方向に力を加え
たところ、残りの針状結晶に歪が生じ、その結果、圧電
効果により結晶内部に電圧が発生し、電圧計でこの電圧
を検出することができた。検出した電圧は、マイクロメ
ータにより加える力を大きくすると増大し、力に高感度
な電圧特性を示した。
【００２１】本実施例では、金属線と金電極間の電圧を
検出することで、力センサーを構成したが、この電極間
の抵抗値を測定したところ、金電極面に垂直な針状結晶
８に力を加えることにより、抵抗値が大きく変化し、力
センサーの機能を有することが判明した。
検出することで、力センサーを構成したが、この電極間
の抵抗値を測定したところ、金電極面に垂直な針状結晶
８に力を加えることにより、抵抗値が大きく変化し、力
センサーの機能を有することが判明した。
【００２２】実施例２ 第２実施例における力センサーの構成図を図２に示す。
基部から先端までの長さが約１００μｍのテトラポッド
状の酸化亜鉛ウィスカを作製後、このウィスカの２本の
針状結晶９、１０の先端部を絶縁体基板１１上に作製し
た２カ所の金電極１２、１３上に導電性接着剤１４を用
いて取り付けた。接着後、このウィスカの針状結晶９
に、真空中でリチウムをイオン注入した。イオン注入さ
れた針状結晶９は、抵抗率が約１０10Ω・ｃｍに上がっ
た。その後、金電極間の電圧を電圧計１５により測定し
た。この酸化亜鉛ウィスカの１本の針状結晶８に力を加
えたところ、力に高感度な電圧特性を示した。
基部から先端までの長さが約１００μｍのテトラポッド
状の酸化亜鉛ウィスカを作製後、このウィスカの２本の
針状結晶９、１０の先端部を絶縁体基板１１上に作製し
た２カ所の金電極１２、１３上に導電性接着剤１４を用
いて取り付けた。接着後、このウィスカの針状結晶９
に、真空中でリチウムをイオン注入した。イオン注入さ
れた針状結晶９は、抵抗率が約１０10Ω・ｃｍに上がっ
た。その後、金電極間の電圧を電圧計１５により測定し
た。この酸化亜鉛ウィスカの１本の針状結晶８に力を加
えたところ、力に高感度な電圧特性を示した。
【００２３】なお、リチウムイオン注入による酸化亜鉛
ウィスカの抵抗率の変化は、注入量により制御できる。
本実施例の構成では、１０5 Ω・ｃｍ以上の抵抗率で、
力の検出能力が顕著になるが、特に１０8 〜１０12Ω・
ｃｍの抵抗率が効果的であった。
ウィスカの抵抗率の変化は、注入量により制御できる。
本実施例の構成では、１０5 Ω・ｃｍ以上の抵抗率で、
力の検出能力が顕著になるが、特に１０8 〜１０12Ω・
ｃｍの抵抗率が効果的であった。
【００２４】さらに、酸化亜鉛ウィスカの抵抗率を変化
させるには、リチウム、ナトリウム、カリウム、銅、銀
等の一価の金属元素を、一種以上適切な方法でドープし
たり、ウィスカ製造時の焼成条件を選択したり、還元焼
成処理を施すことにより、所望の値とすることができ
た。
させるには、リチウム、ナトリウム、カリウム、銅、銀
等の一価の金属元素を、一種以上適切な方法でドープし
たり、ウィスカ製造時の焼成条件を選択したり、還元焼
成処理を施すことにより、所望の値とすることができ
た。
【００２５】実施例３ 第３実施例における原子間力顕微鏡の構成図を図３に示
す。実施例２の構成の酸化亜鉛ウィスカ１６を、Ｘ，
Ｙ，Ｚの３方向の圧電体１７、１８、１９で形成された
トライポッド型の微動機構上に作製した２カ所の金電極
２０に取り付けた。この酸化亜鉛ウィスカ１６のＺ方向
に向いた針状結晶をＡＦＭ探針２１として用いた。探針
２１の走査は、Ｘ、Ｙ方向の圧電体１７、１８により行
った。また、探針２１のＺ方向の制御は、試料２２と探
針２１間に発生する力によりウィスカ１６内部に発生す
る電圧を電圧計２３で検出し、この電圧が一定になるよ
うに、すなわち、探針２１に作用する力が一定になるよ
うに、フィードバック信号発生回路２４で発生した制御
電圧をＺ方向の圧電体１９に印加することで行った。試
料表面のＡＦＭ像は上記の制御電圧をコンピュータ２５
あるいはストレージオシロスコープにより画像化するこ
とにより得られた。
す。実施例２の構成の酸化亜鉛ウィスカ１６を、Ｘ，
Ｙ，Ｚの３方向の圧電体１７、１８、１９で形成された
トライポッド型の微動機構上に作製した２カ所の金電極
２０に取り付けた。この酸化亜鉛ウィスカ１６のＺ方向
に向いた針状結晶をＡＦＭ探針２１として用いた。探針
２１の走査は、Ｘ、Ｙ方向の圧電体１７、１８により行
った。また、探針２１のＺ方向の制御は、試料２２と探
針２１間に発生する力によりウィスカ１６内部に発生す
る電圧を電圧計２３で検出し、この電圧が一定になるよ
うに、すなわち、探針２１に作用する力が一定になるよ
うに、フィードバック信号発生回路２４で発生した制御
電圧をＺ方向の圧電体１９に印加することで行った。試
料表面のＡＦＭ像は上記の制御電圧をコンピュータ２５
あるいはストレージオシロスコープにより画像化するこ
とにより得られた。
【００２６】このＡＦＭで、深さ１μｍ、幅１μｍの溝
形状を有する試料の観察を行ったところ、アスペクト比
の大きい針状結晶を探針としているため、針状結晶の探
針が溝の底まで達し、試料の表面形状に忠実な像が得ら
れた。
形状を有する試料の観察を行ったところ、アスペクト比
の大きい針状結晶を探針としているため、針状結晶の探
針が溝の底まで達し、試料の表面形状に忠実な像が得ら
れた。
【００２７】また、このＡＦＭ装置では、トライポッド
微動機構が探針側に設置されているため、走査トンネル
顕微鏡のようにコンパクトな構成になり、真空容器中に
も簡単に設置でき、また大きな試料でも、測定したい部
分にこの装置を置くことで測定可能になるなどの利点が
あった。
微動機構が探針側に設置されているため、走査トンネル
顕微鏡のようにコンパクトな構成になり、真空容器中に
も簡単に設置でき、また大きな試料でも、測定したい部
分にこの装置を置くことで測定可能になるなどの利点が
あった。
【００２８】なお、本実施例では、ウィスカに発生した
電圧を検出することで、Ｚ方向制御を行ったが、抵抗値
の変化を利用してＺ方向の制御を行うことも可能であ
る。この場合、例えば、実施例１の力センサーを利用
し、２カ所の電極間にバイアス電圧を印加し、この電極
間に流れる電流を検出し、この電流値が一定になるよう
に、フィードバック信号発生回路で発生した制御電圧を
Ｚ方向の圧電体に印加することで制御できる。
電圧を検出することで、Ｚ方向制御を行ったが、抵抗値
の変化を利用してＺ方向の制御を行うことも可能であ
る。この場合、例えば、実施例１の力センサーを利用
し、２カ所の電極間にバイアス電圧を印加し、この電極
間に流れる電流を検出し、この電流値が一定になるよう
に、フィードバック信号発生回路で発生した制御電圧を
Ｚ方向の圧電体に印加することで制御できる。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明によれば、高感度でコンパクトな力センサーが得
られ、この力センサーを用いることでカンチレバーやカ
ンチレバーの変位検出機構を必要とせず、しかも高アス
ペクト比探針を有し、グレーティング等の深い溝形状
や、垂直に近い壁面を有する試料でも、精度よく測定で
きる原子間力顕微鏡が得られる。
本発明によれば、高感度でコンパクトな力センサーが得
られ、この力センサーを用いることでカンチレバーやカ
ンチレバーの変位検出機構を必要とせず、しかも高アス
ペクト比探針を有し、グレーティング等の深い溝形状
や、垂直に近い壁面を有する試料でも、精度よく測定で
きる原子間力顕微鏡が得られる。
【図１】本発明の第１実施例の力センサーの構成図であ
る。
る。
【図２】本発明の第２実施例の力センサーの構成図であ
る。
る。
【図３】本発明の第３実施例の原子間力顕微鏡の構成図
である。
である。
【図４】従来の原子間力顕微鏡用カンチレバーの概略図
である。
である。
１、８、１０ 酸化亜鉛ウィスカの針状結晶 ２、１１ 絶縁体基板 ３、１２、１３、２０ 金電極 ４、１４ 導電性接着剤 ５ 酸化亜鉛ウィスカ基部 ６ 金属線 ７、１５、２３ 電圧計 ９ イオン注入した針状結晶 １６ 酸化亜鉛ウィスカ １７ Ｘ方向圧電体 １８ Ｙ方向圧電体 １９ Ｚ方向圧電体 ２１、２６ ＡＦＭ探針 ２２ 試料 ２４ フィードバック信号発生回路 ２５ コンピュータ ２７ カンチレバー
Claims (6)
- 【請求項１】 多面体の中心付近から各頂点方向に針状
結晶が延びた酸化亜鉛ウィスカと、前記酸化亜鉛ウィス
カの少なくとも２カ所に設けた電極と、前記電極間の電
圧または抵抗値を測定をする装置とを備えた力センサ
ー。 - 【請求項２】 酸化亜鉛ウィスカが四面体の中心付近か
ら４頂点方向に針状結晶が延びたテトラポッド形状の酸
化亜鉛ウイスカである請求項１に記載の力センサー。 - 【請求項３】 少なくとも針状結晶の一部が１０5 Ω・
ｃｍ以上の抵抗率を有する請求項１または２に記載の力
センサー。 - 【請求項４】 少なくとも針状結晶の一部に、一価の金
属のうち少なくとも一種が不純物として含まれる請求項
１または２に記載の力センサー。 - 【請求項５】 多面体の中心付近から各頂点方向に針状
結晶が延びた酸化亜鉛ウイスカからなる力センサーを具
備し、前記酸化亜鉛ウィスカの１本の針状結晶を探針と
して用いる原子間力顕微鏡。 - 【請求項６】 酸化亜鉛ウィスカが四面体の中心付近か
ら４頂点方向に針状結晶が延びたテトラポッド形状の酸
化亜鉛ウィスカである請求項５に記載の原子間力顕微
鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8852093A JPH06300555A (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 力センサーおよび原子間力顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8852093A JPH06300555A (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 力センサーおよび原子間力顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06300555A true JPH06300555A (ja) | 1994-10-28 |
Family
ID=13945112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8852093A Pending JPH06300555A (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 力センサーおよび原子間力顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06300555A (ja) |
-
1993
- 1993-04-15 JP JP8852093A patent/JPH06300555A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6027951A (en) | Method of making high aspect ratio probes with self-aligned control electrodes | |
| US5580827A (en) | Casting sharpened microminiature tips | |
| Lev et al. | The application of scanning tunneling microscopy to in situ studies of nickel electrodes under potential control | |
| US4880975A (en) | Fine adjustment mechanism for a scanning tunneling microscope | |
| US5537863A (en) | Scanning probe microscope having a cantilever used therein | |
| JP3892198B2 (ja) | マイクロプローブおよび試料表面測定装置 | |
| US4800274A (en) | High resolution atomic force microscope | |
| US5253516A (en) | Atomic force microscope for small samples having dual-mode operating capability | |
| JPH05196458A (ja) | 原子力顕微鏡用ピエゾ抵抗性片持ばり構造体 | |
| Guckenberger et al. | A scanning tunneling microscope (STM) for biological applications: design and performance | |
| JP2000065718A (ja) | 走査型プロ―ブ顕微鏡（ｓｐｍ）プロ―ブ及びｓｐｍ装置 | |
| JPH05248810A (ja) | 集積型ａｆｍセンサー | |
| JP4260310B2 (ja) | 微小接触式プローバー | |
| JPH01262403A (ja) | プローブおよびその製造方法 | |
| JPH08262040A (ja) | Ａｆｍカンチレバー | |
| JP4498368B2 (ja) | 微小接触式プローバー | |
| JPH1038916A (ja) | プローブ装置及び微小領域に対する電気的接続方法 | |
| JPH06300555A (ja) | 力センサーおよび原子間力顕微鏡 | |
| JP3599880B2 (ja) | カンチレバーチップ | |
| JPH06258072A (ja) | 圧電体薄膜評価装置、原子間力顕微鏡 | |
| JP3240309B2 (ja) | 原子間力顕微鏡用プローバ及び原子間力顕微鏡 | |
| JP2869508B2 (ja) | 磁場制御による走査プローブ顕微鏡 | |
| JP3226424B2 (ja) | 走査型プローブ顕微鏡ならびに該顕微鏡を用いた加工装置および情報処理装置 | |
| JPH0755445Y2 (ja) | 走査型トンネル顕微鏡の探針 | |
| JPH07325092A (ja) | 集積型ｓｐｍセンサーおよびその温度測定回路 |