JPS6366838A - 走査型トンネル顕微鏡 - Google Patents
走査型トンネル顕微鏡Info
- Publication number
- JPS6366838A JPS6366838A JP21020586A JP21020586A JPS6366838A JP S6366838 A JPS6366838 A JP S6366838A JP 21020586 A JP21020586 A JP 21020586A JP 21020586 A JP21020586 A JP 21020586A JP S6366838 A JPS6366838 A JP S6366838A
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- JP
- Japan
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- sample
- needle
- piezoelectric actuator
- sample face
- optical fiber
- Prior art date
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- Granted
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用付近）
本発明は掻く表面層の原子構造を検出する走査型トンネ
ル顕微鏡に関する。
ル顕微鏡に関する。
（従来の技術）
近年、表面の原子の配列を表面と検出器の間に流れるト
ンネル電流を測定する事により調べることの出来る走査
型ｌ・ンネル顕微鏡が提案されてきた。
ンネル電流を測定する事により調べることの出来る走査
型ｌ・ンネル顕微鏡が提案されてきた。
例えばアブラーイド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐ
ｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、４０，１７８（１９Ｂ２））
４０巻、１７８頁、１９８２年に記載されている様な
装置は、試料表面から１０オングストロ一ム程度離れた
所にタングステンの針を設は表面と針の間に流れるトン
ネル電流を検出し、該トンネル電流が一定になるように
該針を圧電素子により該面に垂直に移動させ同時に該針
を該面に平行に移動（走査）させて該面と垂直及び平行
方向の移動量から表面原子の配列を検出するものである
。
ｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、４０，１７８（１９Ｂ２））
４０巻、１７８頁、１９８２年に記載されている様な
装置は、試料表面から１０オングストロ一ム程度離れた
所にタングステンの針を設は表面と針の間に流れるトン
ネル電流を検出し、該トンネル電流が一定になるように
該針を圧電素子により該面に垂直に移動させ同時に該針
を該面に平行に移動（走査）させて該面と垂直及び平行
方向の移動量から表面原子の配列を検出するものである
。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら該報告に示されている装置は、試料表面と
針の接触を該表面と針の間に流れる接触電流から判断せ
ざるをえず、該接触によりしばしば針の先端を痛めたり
試料を傷つけたり、位置の調節が非常に難しい。また装
置の振動の彩春を少なくするために極めて大がかりな除
震装置がｒｅ−要である。
針の接触を該表面と針の間に流れる接触電流から判断せ
ざるをえず、該接触によりしばしば針の先端を痛めたり
試料を傷つけたり、位置の調節が非常に難しい。また装
置の振動の彩春を少なくするために極めて大がかりな除
震装置がｒｅ−要である。
本発明の目的は、試料表面と針の接触を極めて敏感に感
知し針の寿命を長くしかつ初期設定を容易にしまた装置
の振動による影響をより少なくし高感度な測定ができる
走査型トンネル顕微鏡を提供することにある。
知し針の寿命を長くしかつ初期設定を容易にしまた装置
の振動による影響をより少なくし高感度な測定ができる
走査型トンネル顕微鏡を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明はその表面に試料が取り付け可能な荷重変換器を
備えた事を特徴とし、さらに別の発明として、その表面
に試料が取り付け可能な荷重変換器と該荷重変換器に取
り付けられたサーボ機構を備えた事を特徴とする走査型
トンネル顕微鏡である。
備えた事を特徴とし、さらに別の発明として、その表面
に試料が取り付け可能な荷重変換器と該荷重変換器に取
り付けられたサーボ機構を備えた事を特徴とする走査型
トンネル顕微鏡である。
（実施例）
次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の走査型トンネル顕微鏡の一実施例を示
す図で、試料１は荷重変換器として用いられる電子天秤
２の試料皿３の上に乗せられている。先端が半径１０オ
ングストロームの突部を有するタングステン針４を電解
研磨により作製し、圧電アクチュエータ５により試料面
に近ずける。針、・１が試料面に接触し荷重が検出され
るところで針の送りを止めたのち同アクチュエータ５に
より針を１０オングストロ一ム程度試料面より離す。試
料面と針の間に流れる１ヘンネル電流を電流計６により
測定しながら圧電アクチュエータフにより針４を試料面
に平行に走査し二トンネル電流が一定になるようにパー
ソナルコンピュータ８で圧電アクチュエータ５の駆動電
圧を制御する。この時走査の動きは鏡２０に、光フアイ
バー変位測定機２２から光ファイバー２１を通ってきた
光を反射させ、該変位測定機２２でモニターする。圧電
アクチュエータ５の駆動電圧と圧電アクチュエータフの
駆動電圧をレコーダ９に書かせることにより試料の表面
原子の配列構造を知ることができる。なお圧電アクチュ
エータフの池に池の圧電アクチュエータにより圧電アク
チュエータフの駆動方向と９０度直角の面内方向に針を
駆動すれば１次元のみでなく２次元の表面原子の配列構
造を知ることが出来る。
す図で、試料１は荷重変換器として用いられる電子天秤
２の試料皿３の上に乗せられている。先端が半径１０オ
ングストロームの突部を有するタングステン針４を電解
研磨により作製し、圧電アクチュエータ５により試料面
に近ずける。針、・１が試料面に接触し荷重が検出され
るところで針の送りを止めたのち同アクチュエータ５に
より針を１０オングストロ一ム程度試料面より離す。試
料面と針の間に流れる１ヘンネル電流を電流計６により
測定しながら圧電アクチュエータフにより針４を試料面
に平行に走査し二トンネル電流が一定になるようにパー
ソナルコンピュータ８で圧電アクチュエータ５の駆動電
圧を制御する。この時走査の動きは鏡２０に、光フアイ
バー変位測定機２２から光ファイバー２１を通ってきた
光を反射させ、該変位測定機２２でモニターする。圧電
アクチュエータ５の駆動電圧と圧電アクチュエータフの
駆動電圧をレコーダ９に書かせることにより試料の表面
原子の配列構造を知ることができる。なお圧電アクチュ
エータフの池に池の圧電アクチュエータにより圧電アク
チュエータフの駆動方向と９０度直角の面内方向に針を
駆動すれば１次元のみでなく２次元の表面原子の配列構
造を知ることが出来る。
第２図は本発明の走査型トンネル顕微鏡の別の一実施例
を示す図で、試料１、電子天秤２、試ゼ１皿３、タング
ステン針４、圧電アクチュエータ５．７、電流計６、パ
ーソナルコンピュータ８、レコーダ９は第１図と同様で
あるが、これとは別に試料皿３の変位及び振動を防ぐた
めに次の機構を備えである。すなわち試料皿３の上に置
いた鏡１０に、光フアイバー変位測定機１１から光ファ
イバー１３を通って来た光を反射させ、該変位測定機１
１により試料皿３の変位を測定し該変位を打ち消すよう
に電子天秤２中の電磁コイルに電流を流してサーボをか
けて振動を減衰させる。前記の例で荷重変換器として用
いた電子天秤２の精度は０．１μｇまで可能である。ま
た変位計として用いた光ファイバ一式変位計１１．２２
は鏡１０．２０として金または銀をスパッタリング法又
は蒸着法によりガラス板上に被覆したものを用いれば変
位量１１００ｐまで検出することが出来る。なお測定機
とパーソナルコンピュータ８の間にはインターフェイス
１５．１４，１６，１７．２４．１２を設ける。
を示す図で、試料１、電子天秤２、試ゼ１皿３、タング
ステン針４、圧電アクチュエータ５．７、電流計６、パ
ーソナルコンピュータ８、レコーダ９は第１図と同様で
あるが、これとは別に試料皿３の変位及び振動を防ぐた
めに次の機構を備えである。すなわち試料皿３の上に置
いた鏡１０に、光フアイバー変位測定機１１から光ファ
イバー１３を通って来た光を反射させ、該変位測定機１
１により試料皿３の変位を測定し該変位を打ち消すよう
に電子天秤２中の電磁コイルに電流を流してサーボをか
けて振動を減衰させる。前記の例で荷重変換器として用
いた電子天秤２の精度は０．１μｇまで可能である。ま
た変位計として用いた光ファイバ一式変位計１１．２２
は鏡１０．２０として金または銀をスパッタリング法又
は蒸着法によりガラス板上に被覆したものを用いれば変
位量１１００ｐまで検出することが出来る。なお測定機
とパーソナルコンピュータ８の間にはインターフェイス
１５．１４，１６，１７．２４．１２を設ける。
また本発明に用いられる荷重変換器には前述の電子天秤
以外にも平衡型化学天秤、動歪型荷重変換器（ス゛トレ
インゲージ）なども用いることが出来るが精度及び取扱
の簡便さを考えると電子天秤が最も適している。また本
発明に用いられる変位計としては静電容量の変化、電磁
誘導（リアクタンス〉の変化、磁界の変化などを利用す
る変位計あるいは光干渉やエックス線干渉を利用した変
位計あるいはレーザー光のドツプラー効果を利用した変
位計も使用することが出来る。
以外にも平衡型化学天秤、動歪型荷重変換器（ス゛トレ
インゲージ）なども用いることが出来るが精度及び取扱
の簡便さを考えると電子天秤が最も適している。また本
発明に用いられる変位計としては静電容量の変化、電磁
誘導（リアクタンス〉の変化、磁界の変化などを利用す
る変位計あるいは光干渉やエックス線干渉を利用した変
位計あるいはレーザー光のドツプラー効果を利用した変
位計も使用することが出来る。
次に測定例について述べる。
まず、１０ミリ角のクロム板上にコバル１〜を１００ナ
ノメータ程スパツタリング法により被覆し、この試料を
第１図に示した走査型トンネル顕微鏡でコバルト原子の
表面構造を測定した。
ノメータ程スパツタリング法により被覆し、この試料を
第１図に示した走査型トンネル顕微鏡でコバルト原子の
表面構造を測定した。
次に前例と同様にして作製したコバル１へ薄膜表面のコ
バルト原子の表面構造を第２図に示した走査型トンネル
顕微鏡で測定した。比較例として前記と同様に但し荷重
変換器としての電子天秤を用いずに不動の台の上に試料
を置き測定した。
バルト原子の表面構造を第２図に示した走査型トンネル
顕微鏡で測定した。比較例として前記と同様に但し荷重
変換器としての電子天秤を用いずに不動の台の上に試料
を置き測定した。
前記２例の測定においてコバルト原子が六方晶と立方晶
の混合体からなっていることが分がったか、比較例は振
動によるノイズが多くまた一回の測定で針が変形し測定
が不可能になった。第２図の装置による測定は第１図の
装置による測定に比ベノイズが２０パーセンｌ−少なく
また側倒とも３０回以上の測定でも針の変形は見られな
かった。また第１図の装置による測定は比較例よりもノ
イズが３０パーセント少なかった。
の混合体からなっていることが分がったか、比較例は振
動によるノイズが多くまた一回の測定で針が変形し測定
が不可能になった。第２図の装置による測定は第１図の
装置による測定に比ベノイズが２０パーセンｌ−少なく
また側倒とも３０回以上の測定でも針の変形は見られな
かった。また第１図の装置による測定は比較例よりもノ
イズが３０パーセント少なかった。
第１図は本発明の走査型トンネル顕１紋鏡の一実施例の
構造を示す図、第２図は本発明の走査型トンネル顕微鏡
の別の実施例を示す図である。 図において、１・・・試料、２・・・電子天秤、３・・
・試料皿、４・・・タングステン針、５・・・圧電アク
チュエータ、６・・電流計、７・・・圧電アクチュエー
タ、８・・・パーソナルコンピュータ、９・・・レコー
ダ、１０．２０・・・鏡、１１．２２・・・光フアイバ
ー変位測定機、１３．２１・・・光ファイバー、２４．
１２．２３，１４，１５，１６．１７・・・第１図
構造を示す図、第２図は本発明の走査型トンネル顕微鏡
の別の実施例を示す図である。 図において、１・・・試料、２・・・電子天秤、３・・
・試料皿、４・・・タングステン針、５・・・圧電アク
チュエータ、６・・電流計、７・・・圧電アクチュエー
タ、８・・・パーソナルコンピュータ、９・・・レコー
ダ、１０．２０・・・鏡、１１．２２・・・光フアイバ
ー変位測定機、１３．２１・・・光ファイバー、２４．
１２．２３，１４，１５，１６．１７・・・第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、試料が取り付け可能な荷重変換器を備えたことを特
徴とする走査型トンネル顕微鏡。 ２、試料が取り付け可能な荷重変換器と該荷重変換器に
設置されたサーボ機構とを備えたことを特徴とする走査
型トンネル顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21020586A JPS6366838A (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 走査型トンネル顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21020586A JPS6366838A (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 走査型トンネル顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6366838A true JPS6366838A (ja) | 1988-03-25 |
| JPH0543241B2 JPH0543241B2 (ja) | 1993-07-01 |
Family
ID=16585530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21020586A Granted JPS6366838A (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | 走査型トンネル顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6366838A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4941753A (en) * | 1989-04-07 | 1990-07-17 | International Business Machines Corp. | Absorption microscopy and/or spectroscopy with scanning tunneling microscopy control |
| JP2017091990A (ja) * | 2015-11-17 | 2017-05-25 | セイコーインスツル株式会社 | 充電池検査装置、及び充電池検査方法 |
-
1986
- 1986-09-05 JP JP21020586A patent/JPS6366838A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4941753A (en) * | 1989-04-07 | 1990-07-17 | International Business Machines Corp. | Absorption microscopy and/or spectroscopy with scanning tunneling microscopy control |
| JP2017091990A (ja) * | 2015-11-17 | 2017-05-25 | セイコーインスツル株式会社 | 充電池検査装置、及び充電池検査方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0543241B2 (ja) | 1993-07-01 |
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