JPH07103709A - Scan type tunnelling microscope - Google Patents

Scan type tunnelling microscope

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Publication number
JPH07103709A
JPH07103709A JP5250298A JP25029893A JPH07103709A JP H07103709 A JPH07103709 A JP H07103709A JP 5250298 A JP5250298 A JP 5250298A JP 25029893 A JP25029893 A JP 25029893A JP H07103709 A JPH07103709 A JP H07103709A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
probe
scanning
current
spectrum
Prior art date
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Pending
Application number
JP5250298A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Hasegawa
剛 長谷川
Shigeyuki Hosoki
茂行 細木
Makiko Kono
真貴子 河野
Takashi Furukawa
貴司 古川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5250298A priority Critical patent/JPH07103709A/en
Publication of JPH07103709A publication Critical patent/JPH07103709A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To prevent damage to a probe and a sample while obtaining a highly reliable data by accomplishing a scanning of a tunnel voltage for obtaining a spectrum at a speed higher than the response speed of a control system and continuously. CONSTITUTION:A voltage V (t) is applied between a sample 1 and a probe 2 with a voltage generation circuit 3. The voltage V (t) varies cyclically and continuously between optional voltages V1 and V2 and the frequencies of the voltages are higher than a response frequency of a control system formed with a control section 4 and a scanner 7. Here, a tunnel current flowing between the sample 1 and the probe 2 is detected by a current detector 5 to be sent to a difference signal computing section 6. At the computing section 6, the voltage V (t) is monitored from the voltage generation circuit 3 to detect a current value I (V0 (t)) when a reference voltage value V0 for controlling the height of the probe 2 is given and a difference signal DELTAI(t) from a target current value I0 is sent to control section 4. At the control section 4. a control signal is computed on the basis of the difference signal DELTAI(t) to control the scanner 7.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は探針を試料表面上で走査
することによって表面の情報を得る走査型トンネル顕微
鏡に係り、特に、探針と試料表面間に流れる電流の電圧
依存性から、試料表面の電子状態や組成分析を行う走査
型トンネル顕微鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning tunneling microscope which obtains surface information by scanning a probe on the surface of a sample. The present invention relates to a scanning tunneling microscope that analyzes the electronic state and composition of a sample surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、トンネル電流の電圧依存スペクト
ル像を取得する方法は、例えば、レビュー.オブ.サイ
エンティフィック.インスツルメンツ,第58巻,10
号(1987年),第1806頁から第1810頁(Re
v. Sci. Instrum.,58(10)(1987),pp.180
6−1810)に述べられている様な方法が用いられて
いた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method for obtaining a voltage-dependent spectrum image of a tunnel current has been disclosed in Review. of. Scientific. Instruments, Volume 58, 10
Issue (1987), pages 1806-1810 (Re
v. Sci. Instrum., 58 (10) (1987), pp.180
6-1810) was used.

【0003】図2を用いて上記従来例を説明する。図2
(a)は走査電圧を、図2(b)は探針の制御を行うタイミ
ングを示す図である。まず、基準電圧V0 においてトン
ネル電流が目標電流値I0 となるように探針の位置を制
御する。即ち、図2(b)に示したように、電圧がV0
ある時刻t=0〜t1 のみ探針位置の制御を行う。続い
て、時刻t1〜t2において、探針の制御を止め、電圧を
スペクトルを取得すべき電圧値V1からV4まで、図2
(a)に示したように階段状に変化させる。このとき計測
される電流は、図2(c)となる。各電圧V1〜V4におけ
る電流値I1〜I4を取得することにより、試料表面上X
1におけるスペクトルI(Vi,X1)(i=1〜4)が得ら
れる。次の測定点X2 へ移るためには、まずトンネル電
圧を基準電圧V0に戻す(図2(a),時刻t2)。この時
電流が乱れるので、制御は電流が安定してから始める
(時刻t3)。
The above conventional example will be described with reference to FIG. Figure 2
FIG. 2A is a diagram showing the scanning voltage, and FIG. 2B is a diagram showing the timing for controlling the probe. First, the position of the probe is controlled so that the tunnel current reaches the target current value I 0 at the reference voltage V 0 . That is, as shown in FIG. 2 (b), the control of the probe position only time t = 0 to t 1 the voltage is V 0. Then, at times t 1 to t 2 , the probe control is stopped, and the voltage is changed from the voltage values V 1 to V 4 at which the spectrum is to be acquired, as shown in FIG.
As shown in (a), it is changed stepwise. The current measured at this time is shown in FIG. By obtaining the current values I 1 to I 4 at the respective voltages V 1 to V 4 , X on the sample surface is obtained.
Spectrum I in 1 (V i, X 1) (i = 1~4) is obtained. In order to move to the next measurement point X 2 , the tunnel voltage is first returned to the reference voltage V 0 (FIG. 2 (a), time t 2 ). Since the current is disturbed at this time, the control is started after the current becomes stable (time t 3 ).

【0004】以下、測定点X2において、測定点X1にお
ける操作を繰り返すことにより、スペクトルI(Vi,X
2)(i=1〜4)が得られる。これらを全ての測定点で
繰り返すことによりスペクトル像を得ていた。以降の説
明では、この方法を従来法1と呼ぶことにする。
Thereafter, by repeating the operation at the measuring point X 2 at the measuring point X 1 , the spectrum I (V i , X
2 ) (i = 1-4) is obtained. A spectral image was obtained by repeating these at all measurement points. In the following description, this method will be called conventional method 1.

【0005】また、別の方法が、アイ.ビー.エム.ジ
ャーナル.オブ.リサーチ.アンド.ディベロップメン
ト,第30巻,第4号(1986年)第411頁から第4
16頁(IBM J. Res. Develop.,30(4)(1986)p
p.411−416)に述べられている。
Another method is eye. Bee. M. journal. of. research. and. Development, Volume 30, Issue 4 (1986) pp. 411-4
16 pages (IBM J. Res. Develop., 30 (4) (1986) p.
pp. 411-416).

【0006】図3を用いてこの方法を詳細に説明する。
図3(a)は、走査電圧を示す図である。基準電圧V
0 に、制御系の応答周波数よりも高い周波数で変調が加
えられている。この時、図3(b)に示したようなトンネ
ル電流が検出される。電圧の変調と同じ周期で電流も変
調を受ける。これは、変調の周波数が、制御系の応答周
波数よりも高いためである。探針の制御は、電流の平均
値Iにより行われる。スペクトルは、通常、電圧の変調
に同期した電流成分をロックインアンプにより取り出し
て得ていた。以降の説明では、この方法を従来法2と呼
ぶことにする。
This method will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 3A is a diagram showing the scanning voltage. Reference voltage V
0 is modulated at a frequency higher than the response frequency of the control system. At this time, the tunnel current as shown in FIG. 3B is detected. The current is also modulated at the same cycle as the voltage modulation. This is because the modulation frequency is higher than the response frequency of the control system. The probe is controlled by the average value I of the current. The spectrum is usually obtained by extracting the current component synchronized with the voltage modulation with a lock-in amplifier. In the following description, this method will be called conventional method 2.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来法1では、電圧が
階段状に変化するので、変化の際にスパイクノイズが入
りやすく、電流が乱れてしまう。そのため、各電圧にお
ける電流の取得、もしくは探針の制御を開始するにあた
り、電流が落ち着くまで時間を置く必要があった。この
ためスペクトル取得に要する時間が長くなり、各測定点
において探針の制御をやめて電圧を走査している間に、
試料ホルダ等の熱膨張による温度ドリフトが原因で探針
の位置が変化してしまうという問題があった。電流スペ
クトルは探針の試料表面からの相対位置を固定して得る
必要があるが、前述の理由のため、得られたデータの信
頼性が低かった。さらに、電圧変化時のノイズによっ
て、探針もしくは試料が損傷されることもあり、安定し
た測定を行うことが困難であった(5V程度のパルス電
圧で表面の原子が剥ぎ取られることが、例えば、応用物
理 第62巻,第2号(1993年)第155頁から第
159頁に記載されている。)。
According to the conventional method 1, since the voltage changes stepwise, spike noise is likely to occur during the change and the current is disturbed. Therefore, it was necessary to wait for the current to settle down before starting the acquisition of the current at each voltage or the control of the probe. Therefore, the time required for spectrum acquisition becomes long, and while controlling the probe at each measurement point and scanning the voltage,
There is a problem that the position of the probe changes due to temperature drift due to thermal expansion of the sample holder and the like. The current spectrum needs to be obtained by fixing the relative position of the probe to the sample surface, but the reliability of the obtained data was low for the reasons described above. Furthermore, it is difficult to perform stable measurement because the probe or the sample may be damaged by the noise when the voltage changes (for example, it is possible to peel off the atoms on the surface with a pulse voltage of about 5 V. , Applied Physics, Vol. 62, No. 2 (1993), pages 155 to 159).

【0008】一方、従来法2では、基準電圧に比べて加
えられる変調電圧が小さいため、広い電圧幅にわたるス
ペクトルを取得することができなかった。特に両極性に
わたって電圧を変調させると、平均の電流値が0となる
恐れがあることから、両極性にわたるスペクトルを取得
することが不可能であった。さらに、スペクトルの形
は、試料の場所によって変わるため、探針の制御に用い
る電流の平均値Iに対応する電圧が異なってしまうとい
う問題があった。例えば、図3(b)で、電流の平均値I
がI0となるのは、時刻0〜t1においては電圧がV0
ときであるが、時刻t2〜t3 では、V0′である。スペ
クトルは、各測定点で探針の高さを一定にして取得しな
ければならないため、基準となる電圧でトンネル電流が
目標電流値となるよう探針の高さを制御する。しかし、
従来法2ではこれが満足されないことにより、測定の信
頼性が低くなるという大きな問題があった。
On the other hand, in the conventional method 2, since the modulation voltage applied is smaller than the reference voltage, the spectrum over a wide voltage range cannot be acquired. In particular, if the voltage is modulated over both polarities, the average current value may become 0, so it was impossible to acquire a spectrum over both polarities. Further, since the shape of the spectrum changes depending on the location of the sample, there is a problem that the voltage corresponding to the average value I of the current used for controlling the probe differs. For example, in FIG. 3B, the average value I of the current is
There's the I 0 is at time 0 to t 1 but is when the voltage is V 0, at time t 2 ~t 3, a V 0 '. The spectrum must be acquired with the height of the probe fixed at each measurement point, so the height of the probe is controlled so that the tunnel current has a target current value at a reference voltage. But,
The conventional method 2 has a big problem that the reliability of the measurement is lowered because this is not satisfied.

【0009】以上述べたように、従来法では、制御が連
続的に行えないために、探針位置が移動してしまうか
(従来法1)、連続的に行う場合には、基準電圧と目標
電流値があいまいになってしまい(従来法2)、何れの
方法を用いても、測定の信頼性が低くなってしまうとい
う問題があった。
As described above, according to the conventional method, the control cannot be performed continuously, so the probe position may move (conventional method 1). There is a problem that the current value becomes ambiguous (conventional method 2), and the reliability of measurement becomes low regardless of which method is used.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題は、スペクトル
を得るためのトンネル電圧の走査を制御系の応答速度よ
りも高速に、かつ連続的にし、該走査電圧のうち基準と
なる電圧値における電流値を検出して、探針の制御信号
とすることにより解決される。さらに、電圧走査を複数
回の周期行うことによってスペクトルを得ることによ
り、より信頼性の高いデータが得られる。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned problem is to make tunnel voltage scanning for obtaining a spectrum faster and continuous than the response speed of a control system, and to provide a current at a reference voltage value of the scanning voltage. This is solved by detecting the value and using it as a probe control signal. Further, more reliable data can be obtained by obtaining a spectrum by performing voltage scanning a plurality of times.

【0011】[0011]

【作用】トンネル電圧の走査を制御系の応答周波数より
も高速にしたので、実質上連続的に探針を制御している
ことと同じになり、スペクトル取得中にドリフト等によ
る探針位置のずれが生じない。また、基準電圧時の電流
値を検出して制御信号とするため、測定の信頼性が高
い。さらに、両極性にわたるスペクトルを取得するとき
にも、制御信号となる電流値が0とならないような電圧
を制御電圧に選べるため、探針の制御が安定に行える。
また、電圧を連続的に走査するので、スパイクノイズが
入らず、探針および試料を損傷することも無い。
[Function] Since the scanning of the tunnel voltage is made faster than the response frequency of the control system, it is the same as controlling the probe substantially continuously, and the probe position shifts due to drift etc. during spectrum acquisition. Does not occur. Further, since the current value at the reference voltage is detected and used as the control signal, the measurement reliability is high. Furthermore, even when acquiring a spectrum over both polarities, a voltage that does not make the current value of the control signal zero can be selected as the control voltage, so that the probe can be stably controlled.
Further, since the voltage is continuously scanned, spike noise does not enter and the probe and the sample are not damaged.

【0012】[0012]

【実施例】本発明の実施例を図1を用いて説明する。試
料1と探針2の間には、電圧発生回路3により電圧V
(t)が印加される。この電圧V(t)は、任意の電圧V
1,V2 間で周期的かつ連続的に変化しており、その周
波数は、制御部4,スキャナ7より形成される制御系の
応答周波数よりも高いことが特徴である。このとき試料
1と探針2の間に流れるトンネル電流が、電流検出器5
により検出され、差信号演算部6に送られる。差信号演
算部6では、電圧発生回路3からの電圧V(t)をモニタ
し、探針2の高さを制御するための基準電圧値V0 時に
おける電流値I(V0(t))を検出し、目標電流値I0との
差信号ΔI(t)を制御部4に送る。制御部4では、差信
号ΔIをもとに、制御信号を演算し、スキャナ7を制御
する。
EXAMPLE An example of the present invention will be described with reference to FIG. Between the sample 1 and the probe 2, a voltage V is generated by the voltage generating circuit 3.
(t) is applied. This voltage V (t) is an arbitrary voltage V
It is characterized in that it periodically and continuously changes between 1 and V 2 , and its frequency is higher than the response frequency of the control system formed by the controller 4 and the scanner 7. At this time, the tunnel current flowing between the sample 1 and the probe 2 is the current detector 5
And is sent to the difference signal calculator 6. The difference signal calculation unit 6 monitors the voltage V (t) from the voltage generating circuit 3 and controls the height of the probe 2 at the reference voltage value V 0 at the current value I (V 0 (t)). Is detected and a difference signal ΔI (t) from the target current value I 0 is sent to the control unit 4. The control unit 4 calculates a control signal based on the difference signal ΔI and controls the scanner 7.

【0013】一方、データ記憶部9には、電流検出器5
からの電流I(t)と、電圧発生回路3からの電圧V(t)
とが送られ、X,Y走査信号発生部8より送られる走査
信号(X(t),Y(t))とともに、スペクトル像として
メモリ10に記憶される。また、凹凸像も同時に制御部
4からのZ(t)信号と(X(t),Y(t))信号から形成
され、メモリ11に記憶される。
On the other hand, the data storage unit 9 has a current detector 5
Current I (t) and the voltage V (t) from the voltage generation circuit 3
Are sent and stored in the memory 10 as a spectral image together with the scanning signals (X (t), Y (t)) sent from the X, Y scanning signal generator 8. Further, the uneven image is also formed from the Z (t) signal and the (X (t), Y (t)) signal from the control unit 4 at the same time and stored in the memory 11.

【0014】本発明の特徴は、電圧発生回路3により発
生する電圧が基準電圧V0 を含めて連続的であり、その
周波数が制御系の応答周波数よりも高く、かつ探針の制
御信号として基準電圧V0 時における電流値を検出して
用いている点である。制御部4では、差信号ΔIから制
御信号を算出し、スキャナ7を制御する。その応答周波
数よりも高い周波数で差信号ΔIが送られてくるので、
実質上、必要とする電圧,電流値で連続的に制御をして
いることになる。
A feature of the present invention is that the voltage generated by the voltage generation circuit 3 is continuous including the reference voltage V 0 , the frequency thereof is higher than the response frequency of the control system, and the reference signal is used as the control signal of the probe. The point is that the current value at the time of voltage V 0 is detected and used. The control unit 4 calculates a control signal from the difference signal ΔI and controls the scanner 7. Since the difference signal ΔI is sent at a frequency higher than the response frequency,
In effect, it means that the required voltage and current values are continuously controlled.

【0015】図4を用いて、電圧の走査及び探針の制御
に関して詳細を説明する。ここでは、基準電圧値V0
おけるトンネル電流がI0となるように探針位置を制御
するものとする。簡単のため、電流は、電圧V1〜V4
4点で検出する。
Details of the voltage scanning and the probe control will be described with reference to FIG. Here, it is assumed that the probe position is controlled so that the tunnel current at the reference voltage value V 0 becomes I 0 . For simplicity, the current is detected at four points of the voltage V 1 ~V 4.

【0016】図4(a)は、探針と試料間に印加されるト
ンネル電圧の時間変化を示す図である。電圧V1〜V4
間で連続的に変化している。この周波数は、制御系の応
答周波数よりも高いことが特徴である。この時に試料と
探針の間に流れるトンネル電流の様子を図4(b)に示
す。図1で説明したように、電圧V0 での電流値と目標
電流値I0 との差が、差信号ΔIとして算出される。こ
の差信号ΔIは、図4(c)に示したように電圧の走査毎
に新たに算出される。この差信号ΔIをもとに探針の制
御が行われる。図4(d)は、制御系の応答速度が無限大
である場合の探針の動きを示す図である。差信号ΔIが
不連続であるために、折線状に動いている。しかし、実
際には制御系の応答速度は有限なので、図4(e)に示し
たように、探針は滑らかに制御される。電圧の走査を制
御系の応答速度よりも速くすることによって、制御が連
続的に行われているのと同等になるのである。
FIG. 4 (a) is a diagram showing the time change of the tunnel voltage applied between the probe and the sample. It continuously changes between the voltages V 1 to V 4 . This frequency is characteristically higher than the response frequency of the control system. The state of the tunnel current flowing between the sample and the probe at this time is shown in FIG. As described in FIG. 1, the difference between the current value at the voltage V 0 and the target current value I 0 is calculated as the difference signal ΔI. This difference signal ΔI is newly calculated for each voltage scan as shown in FIG. The probe is controlled based on the difference signal ΔI. FIG. 4D is a diagram showing the movement of the probe when the response speed of the control system is infinite. Since the difference signal ΔI is discontinuous, it moves in a polygonal line. However, in reality, since the response speed of the control system is finite, the probe is smoothly controlled as shown in FIG. By making the voltage scanning faster than the response speed of the control system, the control becomes equivalent to continuous control.

【0017】なお、図4では三角波的に電圧を走査した
が、連続的であれば、正弦波でも何でも良い。また、一
回の走査毎に差信号を算出していたが、基準電圧の取り
方によっては電圧走査の往復時に算出することも可能で
ある。
Although the voltage is scanned in a triangular wave in FIG. 4, a sine wave may be used as long as it is continuous. Further, the difference signal is calculated for each scan, but it may be calculated at the time of reciprocating the voltage scan depending on how to take the reference voltage.

【0018】本発明を用いれば、基準となる電圧でトン
ネル電流が目標電流となるよう常に制御を行いながらス
ペクトルを得ることが出来る。
According to the present invention, it is possible to obtain a spectrum while constantly controlling the tunnel current to a target current at a reference voltage.

【0019】次に、本発明におけるスペクトル取得の方
法について述べる。図5に、その一例を示す。図5(a)
は走査電圧を、図5(b)はその時計測されるトンネル電
流を示している。図5(c),(d)はデータ取得のタイミ
ングを、図5(e),(f)は探針の試料面内方向の走査信
号をそれぞれ示す図である。
Next, the method of spectrum acquisition in the present invention will be described. FIG. 5 shows an example thereof. Figure 5 (a)
Shows the scanning voltage, and FIG. 5B shows the tunnel current measured at that time. FIGS. 5 (c) and 5 (d) are diagrams showing data acquisition timings, and FIGS. 5 (e) and 5 (f) are diagrams showing scanning signals in the in-plane direction of the probe.

【0020】まず、データ取得系が制御系に比べて高速
である場合の例を説明する。データ取得のタイミングと
しては図5(c)上の丸印の点が可能なすべてのタイミン
グである。データ取得系が高速な場合、試料表面上各測
定点における最初の電圧走査時のみで必要なデータを取
得できる。即ち、試料表面上X1 におけるデータは、X
1 における最初の電圧走査時、即ち、図5(c)で黒丸で
示した時刻で全て取得できる。一方、データ取得系があ
まり高速でない場合には、一回の電圧走査では全てのデ
ータを取得しきれないので、複数回の電圧走査により試
料表面上一つの測定点に対するデータを収集することに
なる。
First, an example in which the data acquisition system is faster than the control system will be described. The timing of data acquisition is all possible timings indicated by circles in FIG. 5 (c). When the data acquisition system is high-speed, necessary data can be acquired only at the first voltage scan at each measurement point on the sample surface. That is, the data at X 1 on the sample surface is X
All can be acquired at the first voltage scan in 1 , that is, at the time indicated by the black circle in FIG. On the other hand, if the data acquisition system is not very fast, all the data cannot be acquired in one voltage scan, so data will be collected for one measurement point on the sample surface by multiple voltage scans. .

【0021】例えば、図5(d)に示したように、一回目
の電圧走査で電圧V1 における電流値を取得し、二回目
の電圧走査で電圧V2 における電流値を取得する、とい
った具合である。このとき、一つの測定点のデータを取
得する間、面内方向の走査をしなくても良いし(図5
(e))、しても良い(図5(f))。
For example, as shown in FIG. 5D, the current value at the voltage V 1 is acquired by the first voltage scan, and the current value at the voltage V 2 is acquired by the second voltage scan. Is. At this time, it is not necessary to scan in the in-plane direction while acquiring the data of one measurement point (see FIG. 5).
(e)), or (FIG. 5 (f)).

【0022】原子レベルの測定の様に、画素間で連続的
にデータが変化するような場合は、探針の位置操作が簡
単になるので、試料面内方向の探針の走査をした方が良
い。これは、得られたデータが、もともと一画素分の分
解能しか無いので、画面分解能上、図5(f)におけるX
11とX12は同一の点とみなして良いからである。しか
し、ミクロンオーダの測定の場合は、測定点X11とX12
では、試料の物理的性質が大きく異なる可能性があるの
で、走査を止めて行うのが望ましい。
In the case where data continuously changes between pixels as in the atomic level measurement, the position of the probe can be easily operated. Therefore, it is better to scan the probe in the in-plane direction of the sample. good. This is because the obtained data originally has a resolution of only one pixel, so that the X resolution in FIG.
This is because 11 and X 12 can be regarded as the same point. However, in the case of micron-order measurement, measurement points X 11 and X 12
Then, since the physical properties of the sample may be greatly different, it is desirable to stop the scanning.

【0023】また複数回の電圧走査の電流値を平均化し
てスペクトルを得ることもできる。即ち、電圧V4にお
ける電流値を、三回の電圧走査によって得られた電流値
I(V4,t11)〜I(V4,t13)の平均値として求めるこ
とができる。さらに、電圧走査が高速なため、走査の往
復時で電流スペクトルに履歴がでるような場合、往復時
の電流を平均化することで問題を解決することも出来
る。
It is also possible to obtain a spectrum by averaging the current values of a plurality of voltage scans. That is, the current value at the voltage V 4 can be obtained as the average value of the current values I (V 4 , t 11 ) to I (V 4 , t 13 ) obtained by the three voltage scans. Further, since the voltage scanning is fast, the problem can be solved by averaging the reciprocating current when the history of the current spectrum appears in the reciprocating scanning.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によれば、基準電圧時の電流が目
標電流値となるよう連続的に制御を行いながらスペクト
ルを取得できるので、信頼性高いデータを取得できる。
また、スパイクノイズが入らないので、探針及び試料を
損傷することなくデータの収集が行える。
According to the present invention, since the spectrum can be acquired while continuously controlling the current at the reference voltage to the target current value, highly reliable data can be acquired.
Moreover, since spike noise does not enter, data can be collected without damaging the probe and sample.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来法1の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of conventional method 1.

【図3】従来法2の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of conventional method 2.

【図4】本発明の詳細な説明図。FIG. 4 is a detailed explanatory diagram of the present invention.

【図5】本発明の実施例におけるスペクトルの取得の説
明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of spectrum acquisition according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…試料、2…探針、3…電圧発生回路、4…制御部、
5…電流検出器、6…差信号演算部、7…スキャナ、8
…X,Y走査信号発生部、9…データ記憶部、10…ス
ペクトル像記憶部、11…凹凸像記憶部。
1 ... Sample, 2 ... Tip, 3 ... Voltage generation circuit, 4 ... Control unit,
5 ... Current detector, 6 ... Difference signal calculation unit, 7 ... Scanner, 8
... X, Y scanning signal generating section, 9 ... Data storage section, 10 ... Spectral image storage section, 11 ... Concavo-convex image storage section.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 貴司 埼玉県比企郡鳩山町赤沼2520番地 株式会 社日立製作所基礎研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Takashi Furukawa 2520 Akanuma, Hatoyama-cho, Hiki-gun, Saitama Stock company Hitachi Research Laboratory

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】探針を試料表面上で走査することによって
表面の情報を得る走査型トンネル顕微鏡であって、トン
ネル電流の電圧依存スペクトルを取得する際に、電圧を
制御系の応答周波数よりも速い周期で連続的に走査する
と同時に、各周期において前記走査電圧のうちの基準電
圧時における電流を検出し、探針の制御信号とすること
を特徴とする走査型トンネル顕微鏡。
1. A scanning tunneling microscope that obtains surface information by scanning a probe on the surface of a sample, wherein the voltage is higher than the response frequency of a control system when a voltage-dependent spectrum of the tunnel current is acquired. A scanning tunneling microscope characterized by performing continuous scanning in a fast cycle, and at the same time detecting a current at a reference voltage of the scan voltage in each cycle and using it as a control signal for a probe.
【請求項2】請求項1において、前記探針の制御信号
は、前記電圧走査の周期毎にその時間係数が変化する走
査型トンネル顕微鏡。
2. The scanning tunneling microscope according to claim 1, wherein the control signal of the probe has a time coefficient that changes with each cycle of the voltage scanning.
【請求項3】請求項1または2において、電圧走査を複
数回の周期行うことにより、試料表面上一点に対するス
ペクトルを得る走査型トンネル顕微鏡。
3. A scanning tunneling microscope according to claim 1, wherein a spectrum for one point on the sample surface is obtained by performing voltage scanning a plurality of times.
【請求項4】請求項3において、電圧走査を複数回の周
期行うことによって、一つの電圧値に対して各周期毎に
得られる複数の電流値を平均化することにより、前記電
圧値における電流値とする走査型トンネル顕微鏡。
4. The current at the voltage value according to claim 3, wherein the voltage scanning is performed a plurality of cycles to average a plurality of current values obtained for each cycle for one voltage value. Scanning tunneling microscope with value.
【請求項5】請求項3において、一回の電圧走査では少
なくとも一つの電圧値に対する電流値を取得し、電圧走
査を複数回の周期行うことにより、全ての電圧値に対す
る電流値を得ることで試料表面上一点に対するスペクト
ルを得る走査型トンネル顕微鏡。
5. The method according to claim 3, wherein the current value for at least one voltage value is acquired in one voltage scan, and the current value for all voltage values is obtained by performing the voltage scan a plurality of cycles. A scanning tunneling microscope that obtains a spectrum for one point on the sample surface.
【請求項6】請求項1,2,3,4、または5におい
て、一回の電圧走査の往復時の電流値を平均化してスペ
クトルを得る走査型トンネル顕微鏡。
6. A scanning tunneling microscope according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, wherein a current value at the time of one round trip of voltage scanning is averaged to obtain a spectrum.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101067166B1 (en) * 2008-12-24 2011-09-22 경희대학교 산학협력단 Room temperature scanning tunneling vibrational characteristic measurement method
JP2011209072A (en) * 2010-03-29 2011-10-20 Sii Nanotechnology Inc Scanning type probe microscope and scanning method thereof
CN112243496A (en) * 2018-05-31 2021-01-19 株式会社岛津制作所 Probe electrospray ionization mass spectrum analysis device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101067166B1 (en) * 2008-12-24 2011-09-22 경희대학교 산학협력단 Room temperature scanning tunneling vibrational characteristic measurement method
JP2011209072A (en) * 2010-03-29 2011-10-20 Sii Nanotechnology Inc Scanning type probe microscope and scanning method thereof
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