JPH0674880A - 走査型トンネル顕微鏡用試料ホルダー - Google Patents
走査型トンネル顕微鏡用試料ホルダーInfo
- Publication number
- JPH0674880A JPH0674880A JP22627092A JP22627092A JPH0674880A JP H0674880 A JPH0674880 A JP H0674880A JP 22627092 A JP22627092 A JP 22627092A JP 22627092 A JP22627092 A JP 22627092A JP H0674880 A JPH0674880 A JP H0674880A
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- JP
- Japan
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- heater
- sample
- insulating
- insulating plate
- plate
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- Pending
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 試料を加熱してＳＴＭ観察する際に、ヒータ
と試料との間に熱応力が発生するが、それによるＸＹ方
向のドリフトを解消し、微小電流での測定を可能にする
ことを目的とする。 【構成】 絶縁板１の上下面とそれぞれヒータ２及び試
料３を膜形状に形成する。 【効果】 高温度にて、高精度に試料のＳＴＭ観察がで
きる。
と試料との間に熱応力が発生するが、それによるＸＹ方
向のドリフトを解消し、微小電流での測定を可能にする
ことを目的とする。 【構成】 絶縁板１の上下面とそれぞれヒータ２及び試
料３を膜形状に形成する。 【効果】 高温度にて、高精度に試料のＳＴＭ観察がで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
に関する。さらに、試料温度可変対応の走査型トンネル
顕微鏡の試料ホルダーに関する。
に関する。さらに、試料温度可変対応の走査型トンネル
顕微鏡の試料ホルダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、走査型トンネル顕微鏡において、
試料温度を室温以上に保持して測定するため、ヒータ上
に５０μｍの絶縁薄膜を形成し、その上に試料をネジ止
め固定していた。例えば、J.Vac.Sci.Technol. A8,327
(1990) などにこのような構造が開示されている。
試料温度を室温以上に保持して測定するため、ヒータ上
に５０μｍの絶縁薄膜を形成し、その上に試料をネジ止
め固定していた。例えば、J.Vac.Sci.Technol. A8,327
(1990) などにこのような構造が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の構成では、ネジ止めによりヒータと試料との間に応
力が発生し、応力緩和過程でのＸＹ方向のドリフトが存
在し、原子オーダーでの測定が困難であった。また、ヒ
ータ上の絶縁膜が５０μｍ程度であり、ヒータからのリ
ーク電流が存在し数十ｐＡオーダーの微小電流での測定
が困難であるという課題があった。
来の構成では、ネジ止めによりヒータと試料との間に応
力が発生し、応力緩和過程でのＸＹ方向のドリフトが存
在し、原子オーダーでの測定が困難であった。また、ヒ
ータ上の絶縁膜が５０μｍ程度であり、ヒータからのリ
ーク電流が存在し数十ｐＡオーダーの微小電流での測定
が困難であるという課題があった。
【０００４】そこで、この発明の目的は、ＸＹ方向のド
リフトをなくし原子オーダーでの測定を可能にし、さら
に、数十ｐＡオーダーの微小電流での測定を可能にする
試料温度可変機能付き走査型トンネル顕微鏡を提供する
ことである。
リフトをなくし原子オーダーでの測定を可能にし、さら
に、数十ｐＡオーダーの微小電流での測定を可能にする
試料温度可変機能付き走査型トンネル顕微鏡を提供する
ことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、ヒータを２０ｍｍ角以下に微小化し加
熱効率をあげた。また、試料を絶縁板を介してヒータと
一体形成しドリフトを低減するとともに電気絶縁性を高
め微小電流の測定を可能にした。さらに、ヒータと試料
の上下を断熱性および絶縁性の試料ベースおよび試料固
定部を配置することにより、断熱効率および電気絶縁性
を高め、温度制御を容易にしトンネル電流ノイズおよび
ＸＹドリフトを低減した。
に、この発明は、ヒータを２０ｍｍ角以下に微小化し加
熱効率をあげた。また、試料を絶縁板を介してヒータと
一体形成しドリフトを低減するとともに電気絶縁性を高
め微小電流の測定を可能にした。さらに、ヒータと試料
の上下を断熱性および絶縁性の試料ベースおよび試料固
定部を配置することにより、断熱効率および電気絶縁性
を高め、温度制御を容易にしトンネル電流ノイズおよび
ＸＹドリフトを低減した。
【０００６】
【作用】上記のようにヒータを２０ｍｍ角以下に微小化
することにより、加熱効率をあげることができた。ま
た、ヒータと試料を絶縁板を介して一体形成することに
より、ヒータと試料との間のドリフトをなくし、原子オ
ーダーの測定が可能となった。さらに、絶縁板の厚みを
１００μｍ以上とすることにより、ヒータから試料への
リーク電流をなくし、ヒータと試料の上下を断熱性およ
び絶縁性の試料ベースおよび試料固定部を配置すること
により、断熱効率および電気絶縁性を高め、安定な温度
制御下での数十ｐＡオーダーの微小トンネル電流測定が
可能となった。
することにより、加熱効率をあげることができた。ま
た、ヒータと試料を絶縁板を介して一体形成することに
より、ヒータと試料との間のドリフトをなくし、原子オ
ーダーの測定が可能となった。さらに、絶縁板の厚みを
１００μｍ以上とすることにより、ヒータから試料への
リーク電流をなくし、ヒータと試料の上下を断熱性およ
び絶縁性の試料ベースおよび試料固定部を配置すること
により、断熱効率および電気絶縁性を高め、安定な温度
制御下での数十ｐＡオーダーの微小トンネル電流測定が
可能となった。
【０００７】
【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基づいて
説明する。図１、図２はそれぞれ本発明の実施例の微小
ヒータ形成絶縁板９の斜視図と断面図を示したものであ
る。絶縁板１の裏面にヒータ２、金電極４が形成され、
ヒータ線５が金電極４上に結線されている。絶縁板１の
表面には薄膜状の試料３が形成されている。
説明する。図１、図２はそれぞれ本発明の実施例の微小
ヒータ形成絶縁板９の斜視図と断面図を示したものであ
る。絶縁板１の裏面にヒータ２、金電極４が形成され、
ヒータ線５が金電極４上に結線されている。絶縁板１の
表面には薄膜状の試料３が形成されている。
【０００８】絶縁板１としては３ｍｍ角で厚さ５００μ
ｍのアルミナ基板を用いた。絶縁板１は、試料の基板と
なるものであり、試料表面のｎｍレベルの微細な形状を
測定するために平坦さが必要である。そのため、アルミ
ナ粉末を成形焼結後、研磨したものを使用した。なお本
発明の絶縁板１としては、マイカ、窒化アルミニウム、
ムライト、ステアタイトなどの絶縁材を含む。ヒータ２
および絶縁板１の大きさとしては、２０ｍｍ角以下のも
のが最適であり、本発明では、ヒータ２について、２０
ｍｍ角以下のものは全て含まれる。
ｍのアルミナ基板を用いた。絶縁板１は、試料の基板と
なるものであり、試料表面のｎｍレベルの微細な形状を
測定するために平坦さが必要である。そのため、アルミ
ナ粉末を成形焼結後、研磨したものを使用した。なお本
発明の絶縁板１としては、マイカ、窒化アルミニウム、
ムライト、ステアタイトなどの絶縁材を含む。ヒータ２
および絶縁板１の大きさとしては、２０ｍｍ角以下のも
のが最適であり、本発明では、ヒータ２について、２０
ｍｍ角以下のものは全て含まれる。
【０００９】ヒータ２としては、タングステンを用い
た。タングステンペ−ストをアルミナの絶縁板１の試料
と反対の面上にスクリーン印刷し加熱焼成した。印刷パ
タ−ンは発熱効率および均一な加熱を確保するため図１
に示したものを用いたが、これ以外のパタ−ンも本発明
に含まれる。また、ヒータ２の発熱材としてはタングス
テンの他、酸化タングステン、白金、酸化ルテニウムな
ども本発明に含まれる。ヒータの形成方法としては、ス
クリーン印刷法の他、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法、
塗布法、なども本発明に含まれる。
た。タングステンペ−ストをアルミナの絶縁板１の試料
と反対の面上にスクリーン印刷し加熱焼成した。印刷パ
タ−ンは発熱効率および均一な加熱を確保するため図１
に示したものを用いたが、これ以外のパタ−ンも本発明
に含まれる。また、ヒータ２の発熱材としてはタングス
テンの他、酸化タングステン、白金、酸化ルテニウムな
ども本発明に含まれる。ヒータの形成方法としては、ス
クリーン印刷法の他、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法、
塗布法、なども本発明に含まれる。
【００１０】電極４として、絶縁板１上に金をスクリー
ン印刷法により形成した。この他、金の電極４の形成方
法としては、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法、メッキ法
などが本発明に含まれる。また、電極４の材質は、本実
施例の金の他、導電性の物質であれば本発明にふくまれ
る。例としては、銀、白金、銅、スズ、鉛、ニッケル及
びこれらの物質相互または他金属との合金、その他金、
銀、白金、銅、スズ、鉛、ニッケルの粉末をバインダー
と混合した導電ペ−ストなどがある。
ン印刷法により形成した。この他、金の電極４の形成方
法としては、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法、メッキ法
などが本発明に含まれる。また、電極４の材質は、本実
施例の金の他、導電性の物質であれば本発明にふくまれ
る。例としては、銀、白金、銅、スズ、鉛、ニッケル及
びこれらの物質相互または他金属との合金、その他金、
銀、白金、銅、スズ、鉛、ニッケルの粉末をバインダー
と混合した導電ペ−ストなどがある。
【００１１】試料３としては、特に限定はしない。例と
しては、ＳｎＯ2 のスパッタ膜などが使用できる。試料
３の作成方法としては、スパッタ法のほか、ＣＶＤ法、
蒸着法、スクリーン印刷法、ＬＢ法、塗布法などがあ
る。また、試料を耐熱性の接着剤などで固定することも
可能であり、本発明の範囲に含まれる。例としては、グ
ラファイト板を耐熱導電性接着剤で固定するものがあ
る。
しては、ＳｎＯ2 のスパッタ膜などが使用できる。試料
３の作成方法としては、スパッタ法のほか、ＣＶＤ法、
蒸着法、スクリーン印刷法、ＬＢ法、塗布法などがあ
る。また、試料を耐熱性の接着剤などで固定することも
可能であり、本発明の範囲に含まれる。例としては、グ
ラファイト板を耐熱導電性接着剤で固定するものがあ
る。
【００１２】図３、図４、図５はそれぞれ本発明の実施
例の試料ホルダーの斜視図、断面図、試料固定部の斜視
図を示したものである。本試料ホルダーの構成を説明す
る。中心に孔を有するベース６の孔に絶縁ブロック７を
挿入する。絶縁ブロック７にも孔が設けられており、そ
の孔に接点ブロック８が接着固定されている。なお、ベ
ース６は図示しないＸＹＺ駆動装置に取り付けられてい
る。接点ブロック８の上部には微小ヒータ形成絶縁板９
をセットする断熱絶縁ベース１０が固定されている。断
熱絶縁ベース１０は電気的絶縁および断熱のため熱伝導
性のない絶縁材質で構成されており、本発明ではセラミ
ックを用いた。また、前記断熱絶縁ベース１０には微小
ヒータ形成絶縁板９を安定に固定するためのさらいが設
けられている。ヒータ形成絶縁板９は、試料固定板１４
と前記接点ブロック８とネジＡ１１にて固定される。
例の試料ホルダーの斜視図、断面図、試料固定部の斜視
図を示したものである。本試料ホルダーの構成を説明す
る。中心に孔を有するベース６の孔に絶縁ブロック７を
挿入する。絶縁ブロック７にも孔が設けられており、そ
の孔に接点ブロック８が接着固定されている。なお、ベ
ース６は図示しないＸＹＺ駆動装置に取り付けられてい
る。接点ブロック８の上部には微小ヒータ形成絶縁板９
をセットする断熱絶縁ベース１０が固定されている。断
熱絶縁ベース１０は電気的絶縁および断熱のため熱伝導
性のない絶縁材質で構成されており、本発明ではセラミ
ックを用いた。また、前記断熱絶縁ベース１０には微小
ヒータ形成絶縁板９を安定に固定するためのさらいが設
けられている。ヒータ形成絶縁板９は、試料固定板１４
と前記接点ブロック８とネジＡ１１にて固定される。
【００１３】前記試料固定部は試料表面と導通をとるた
めの試料接点電極１２と断熱絶縁層１３と試料固定板１
４とからなり、断熱絶縁層１３は前記断熱絶縁ベース１
０と同様、セラミックを用いている。また、試料固定板
１４にはＳＴＭの探針を試料に接近する際に針先端を観
察できるように切り欠きが設けられている。
めの試料接点電極１２と断熱絶縁層１３と試料固定板１
４とからなり、断熱絶縁層１３は前記断熱絶縁ベース１
０と同様、セラミックを用いている。また、試料固定板
１４にはＳＴＭの探針を試料に接近する際に針先端を観
察できるように切り欠きが設けられている。
【００１４】試料表面との導通は前記試料接点電極１２
を介し、前記接点ブロック８をつないでいるネジＢ１５
を通して行われる。そして、ＳＴＭユニット本体に形成
されたポゴ接点が前記接点ブロック８に接することで配
線されることになる。また、絶縁板９に形成されたヒー
タの結線は、ヒータ線５をヒータ線固定電極１７と、配
線１８に固定されたヒータ線固定電極１６ではさんでネ
ジ固定することで行われる。ヒータ線固定電極１７は、
前記接点ブロック８に接しない形で前記断熱絶縁ベース
１０に接着固定されている。
を介し、前記接点ブロック８をつないでいるネジＢ１５
を通して行われる。そして、ＳＴＭユニット本体に形成
されたポゴ接点が前記接点ブロック８に接することで配
線されることになる。また、絶縁板９に形成されたヒー
タの結線は、ヒータ線５をヒータ線固定電極１７と、配
線１８に固定されたヒータ線固定電極１６ではさんでネ
ジ固定することで行われる。ヒータ線固定電極１７は、
前記接点ブロック８に接しない形で前記断熱絶縁ベース
１０に接着固定されている。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、上記のようにヒー
タを２０ｍｍ角以下に微小化することにより、加熱効率
を上げる事ができた。このため、局所的に温度上昇及び
高温保持を達成する事ができた。実施例では４００℃で
のトンネル顕微鏡測定が可能であった。
タを２０ｍｍ角以下に微小化することにより、加熱効率
を上げる事ができた。このため、局所的に温度上昇及び
高温保持を達成する事ができた。実施例では４００℃で
のトンネル顕微鏡測定が可能であった。
【００１６】また、ヒータと試料を絶縁板を介して一体
形成することにより、ヒータと試料との間のドリフトを
なくすことで原子オーダーの測定が可能となった。ま
た、ドリフトが少ないことで、トンネル分光測定（局所
Ｉ／Ｖ特性）を４００℃で行う事ができた。
形成することにより、ヒータと試料との間のドリフトを
なくすことで原子オーダーの測定が可能となった。ま
た、ドリフトが少ないことで、トンネル分光測定（局所
Ｉ／Ｖ特性）を４００℃で行う事ができた。
【００１７】さらに、絶縁板の厚みを１００μｍ以上と
することにより、ヒータから試料へのリーク電流をなく
し、数十ｐＡオーダーの微小トンネル電流電流測定が可
能となった。実施例では、絶縁板の厚みが５００μｍで
あり、４００℃で３０ｐＡのトンネル電流を検出、トン
ネル顕微鏡測定ができた。
することにより、ヒータから試料へのリーク電流をなく
し、数十ｐＡオーダーの微小トンネル電流電流測定が可
能となった。実施例では、絶縁板の厚みが５００μｍで
あり、４００℃で３０ｐＡのトンネル電流を検出、トン
ネル顕微鏡測定ができた。
【図１】微小ヒータ形成絶縁板の斜視図である。
【図２】微小ヒータ形成絶縁板の断面図である。
【図３】試料ホルダーの斜視図である。
【図４】試料ホルダーの断面図である。
【図５】試料固定部の斜視図である。
１ 絶縁板 ２ ヒータ ３ 試料 ４ 金電極 ５ ヒータ線 ６ ベース ７ 絶縁ブロック ８ 接点ブロック ９ 微小ヒータ形成絶縁板 １０ 断熱絶縁ベース １１ ネジＡ １２ 試料接点電極 １３ 断熱絶縁層 １４ 試料固定板 １５ ネジＢ １６ ヒータ線接点板 １７ ヒータ線固定電極 １８ 配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 敏 東京都豊島区東池袋１−48−６−1202 (72)発明者 福岡 敦 東京都稲城市押立1188 (72)発明者 持田 正 東京都中野区新井２−47−６
Claims (1)
- 【請求項１】 ヒータ線固定電極が形成された断熱絶縁
ベースと、２０ｍｍ角以下の微小ヒータが形成された絶
縁板と、試料接点電極と断熱絶縁層と試料固定板よりな
る試料固定部で構成された走査型トンネル顕微鏡用試料
ホルダー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22627092A JPH0674880A (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 走査型トンネル顕微鏡用試料ホルダー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22627092A JPH0674880A (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 走査型トンネル顕微鏡用試料ホルダー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0674880A true JPH0674880A (ja) | 1994-03-18 |
Family
ID=16842578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22627092A Pending JPH0674880A (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 走査型トンネル顕微鏡用試料ホルダー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0674880A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0989909A (ja) * | 1995-09-20 | 1997-04-04 | Jeol Ltd | ホルダ受および試料ホルダ |
| JPH1164348A (ja) * | 1997-08-19 | 1999-03-05 | Jeol Ltd | 試料ホルダ |
| JP2003149118A (ja) * | 2001-11-14 | 2003-05-21 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2016096140A (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | エフ イー アイ カンパニＦｅｉ Ｃｏｍｐａｎｙ | 荷電粒子顕微鏡における非接触温度測定 |
| CN105987845A (zh) * | 2015-02-15 | 2016-10-05 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一拖二温度控制样品架 |
| JP2022507979A (ja) * | 2018-11-26 | 2022-01-18 | ブルカー ナノ インコーポレイテッド | 計測機器用の低ドリフトシステム |
-
1992
- 1992-08-25 JP JP22627092A patent/JPH0674880A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0989909A (ja) * | 1995-09-20 | 1997-04-04 | Jeol Ltd | ホルダ受および試料ホルダ |
| JPH1164348A (ja) * | 1997-08-19 | 1999-03-05 | Jeol Ltd | 試料ホルダ |
| JP2003149118A (ja) * | 2001-11-14 | 2003-05-21 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2016096140A (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | エフ イー アイ カンパニＦｅｉ Ｃｏｍｐａｎｙ | 荷電粒子顕微鏡における非接触温度測定 |
| CN105987845A (zh) * | 2015-02-15 | 2016-10-05 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一拖二温度控制样品架 |
| CN105987845B (zh) * | 2015-02-15 | 2018-06-19 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一拖二温度控制样品架 |
| JP2022507979A (ja) * | 2018-11-26 | 2022-01-18 | ブルカー ナノ インコーポレイテッド | 計測機器用の低ドリフトシステム |
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