JP2002214112A - Scanning probe microscope - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、走査型プローブ顕
微鏡に関し、特に複数個のプローブを有し、極微小領域
における電気的計測等の操作を可能にし得る走査型プロ
ーブ顕微鏡に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning probe microscope, and more particularly to a scanning probe microscope having a plurality of probes and capable of performing operations such as electrical measurement in a very small area.
【０００２】[0002]
【従来の技術】プローブ顕微鏡としては、走査型トンネ
ル顕微鏡、走査型原子間力顕微鏡、走査型近接場光学顕
微鏡等が考案されている。最初に考案された走査型トン
ネル顕微鏡は、ピエゾアクチュエータに固定された金属
性のプローブを試料に近づけ、プローブと試料との間に
流れるトンネル電流を計測し、電気的フィードバック回
路により、トンネル電流値でピエゾアクチュエータを制
御することで、原子レベルの分解能で固体表面の形状観
察やトンネル電流による電流電圧特性の測定を行うもの
である。このとき、試料は導体かもしくはバンドギャッ
プが約１ｅＶ以下の半導体でなければならない。2. Description of the Related Art Scanning tunneling microscopes, scanning atomic force microscopes, scanning near-field optical microscopes, and the like have been proposed as probe microscopes. In the scanning tunneling microscope originally devised, a metallic probe fixed to a piezo actuator was brought close to the sample, the tunnel current flowing between the probe and the sample was measured, and the tunnel current value was calculated using an electrical feedback circuit. By controlling the piezo actuator, the observation of the shape of the solid surface and the measurement of the current-voltage characteristics by the tunnel current are performed at the atomic level resolution. At this time, the sample must be a conductor or a semiconductor having a band gap of about 1 eV or less.
【０００３】それに対し、カンチレバーの先端に取り付
けたプローブを試料の表面に直接当接させて走査し、そ
の表面形状を前記カンチレバーのたわみ量から求める走
査型原子間力顕微鏡は、絶縁性の試料でも測定可能であ
り、前記カンチレバーの応答特性やねじれ量から、試料
の粘弾性や摩擦係数分布が求められるといった特徴があ
る。さらに、エバネッセント光を用いることで、光の波
長以下の分解能で試料を観察できる走査型近接場光学顕
微鏡がある。On the other hand, a scanning atomic force microscope, in which a probe attached to the tip of a cantilever is brought into direct contact with the surface of a sample to perform scanning and obtains the surface shape from the amount of deflection of the cantilever, is used for an insulating sample. It is measurable, and has the characteristic that the viscoelasticity and friction coefficient distribution of the sample are obtained from the response characteristics and the amount of twist of the cantilever. Further, there is a scanning near-field optical microscope that can observe a sample with a resolution equal to or less than the wavelength of light by using evanescent light.
【０００４】最近では、こうした走査型プローブ顕微鏡
を用い、原子配列を並び替えたり、高密度のストレージ
メモリーを作製したりすることが可能になった。また、
半導体ウエハーの表面形状の品質を管理するために用い
たり、原子レベルで物質の電子構造を測定する計測手段
としてもちいたり、と走査型プローブ顕微鏡の応用範囲
は、基礎科学から工業的利用まで広がってきている。Recently, using such a scanning probe microscope, it has become possible to rearrange the atomic arrangement and to produce a high-density storage memory. Also,
Whether used to control the quality of the surface shape of semiconductor wafers or used as a measurement tool to measure the electronic structure of a substance at the atomic level, the application range of a scanning probe microscope is expanding from basic science to industrial use. ing.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
での走査型プローブ顕微鏡は、物質の単一のプローブの
みで試料の形態や各種物性（電流値、抵抗値、電位、粘
弾性特性、摩擦係数等）を測定する装置であった。した
がって、微小な物質に複数の探針を接続し、物質の電気
抵抗値、電流値、電圧値等の電気特性を測定することは
困難であった。また、物質を掴んだり、押したり、引っ
張ったり等することで移動する物理的な操作（本発明に
おいて、かかる操作を単に「操作」と称する場合があ
る。）することもできなかった。However, conventional scanning probe microscopes use only a single probe of a substance to determine the morphology and various physical properties (current value, resistance value, potential, viscoelasticity, friction coefficient, etc.) of a sample. ) Was measured. Therefore, it has been difficult to connect a plurality of probes to a minute substance and measure the electric properties of the substance, such as electric resistance, current, and voltage. In addition, a physical operation of moving a substance by grasping, pushing, pulling, or the like (in the present invention, such an operation may be simply referred to as “operation”) cannot be performed.
【０００６】これまでにも、２つの独立したプローブを
もつ走査型トンネル顕微鏡自体は、研究されてきた（計
測と制御 第１８巻、１２号、ｐ．７４２〜７４６、
（１９９９年））が、２本のプローブが十分に細くな
く、先端の曲率半径もそれに対応してあまり小さくする
ことができなかったことから、極めて微小な物質を測定
対象とする場合、両プローブが衝突してしまうため、プ
ローブ同士の距離を例えば１μｍ以下等、十分に近づけ
ることはできていない。[0006] Heretofore, the scanning tunneling microscope itself having two independent probes has been studied (Measurement and Control, Vol. 18, No. 12, pp. 742-746;
(1999)) However, since the two probes were not sufficiently thin and the radius of curvature at the tip could not be made too small correspondingly, both probes were used when a very minute substance was measured. Therefore, the distance between the probes cannot be made sufficiently close, for example, 1 μm or less.
【０００７】また、Ｐ．ＫｉｍとＣ．Ｍ．Ｌｉｅｂｅｒ
は、２本の独立したナノチューブを用いて試料を操作し
たり、試料の電気特性を測定することに成功したが、こ
れらは電子顕微鏡ではなく、単にナノチューブを操作や
測定用の棒として用いているのみであり、また、取り扱
える試料のサイズも最小５００ｎｍ程度が限界である
（Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｖｏｌ．２８６、ｐ．２１４８〜２
１５０（２０００年））。Further, P.S. Kim and C.I. M. Lieber
Succeeded in manipulating the sample using two independent nanotubes and measuring the electrical properties of the sample, but these were not electron microscopes, but simply used the nanotubes as rods for manipulation and measurement. And the size of a sample that can be handled is limited to at least about 500 nm (Science Vol. 286, pp. 2148-2).
150 (2000)).
【０００８】一方、１００ｎｍ以下程度の極めて微小な
物質について、３本のプローブにより操作することや電
気特性の測定をすることは、実現されていない。したが
って、本発明の目的は、電気的に独立した複数のプロー
ブを有し、１００ｎｍ以下程度の微小な物質の操作を可
能とし、かつ電気測定を可能とする走査型プローブ顕微
鏡を提供することにある。On the other hand, it has not been realized to operate a very small substance of about 100 nm or less with three probes or to measure electric characteristics. Therefore, an object of the present invention is to provide a scanning probe microscope that has a plurality of electrically independent probes, enables operation of a minute substance of about 100 nm or less, and enables electrical measurement. .
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の本発
明により達成される。すなわち第１の本発明は、電気的
に独立した複数のプローブを有し、該プローブのうち、
２本以上のプローブがナノチューブプローブであり、か
つ、１本以上のプローブが像観察機能を備えることを特
徴とする走査型プローブ顕微鏡である。The above object is achieved by the present invention described below. That is, the first invention has a plurality of electrically independent probes, and among the probes,
A scanning probe microscope in which two or more probes are nanotube probes and one or more probes have an image observation function.
【００１０】第１の本発明によれば、電気的に独立した
複数のプローブを有するため、２本ないしは３本以上の
プローブが自由に稼動し、また、該プローブのうち２本
以上がナノチューブプローブであるため、プローブ間の
干渉が低減され、１μｍ以下の、特に１００ｎｍ以下程
度の微小な物質の操作が可能となり、また、該物質の電
気特性（電圧値、電流値、抵抗値、電位等）の測定が可
能になる。According to the first aspect of the present invention, since a plurality of electrically independent probes are provided, two or three or more probes can operate freely, and two or more of the probes are nanotube probes. Therefore, the interference between the probes is reduced, the operation of a minute substance of 1 μm or less, particularly about 100 nm or less becomes possible, and the electric characteristics (voltage value, current value, resistance value, potential, etc.) of the substance are obtained. Can be measured.
【００１１】すなわち、第１の本発明によれば、従来観
察や電気的特性を測定することが困難であった微小な物
質を、０．１ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度の空間分解能
で形態を観察することが可能であるとともに、同様の空
間分解能で電気的特性を測定することも可能となる。That is, according to the first aspect of the present invention, it is possible to observe the morphology of a minute substance, which has been difficult to observe or measure its electrical characteristics, with a spatial resolution of about 0.1 nm to 100 nm. And electrical characteristics can be measured with the same spatial resolution.
【００１２】前記像観察機能を備えるプローブとして
は、ナノチューブプローブであることが望ましい。ま
た、前記ナノチューブプローブとしては、導電性を有す
ることが望ましく、その直径が、１ｎｍ以上５０ｎｍ以
下であることが望ましい。The probe having the image observation function is preferably a nanotube probe. The nanotube probe preferably has conductivity, and its diameter is preferably 1 nm or more and 50 nm or less.
【００１３】前記ナノチューブプローブうち、少なくと
も２本以上が電気特性を測定し得る端子の機能を備える
ことが望ましく、かかる態様の場合、電気特性を測定し
得る端子の機能を備える２本以上のナノチューブプロー
ブのほかに、独立して像観察機能を備えるプローブ（勿
論、該プローブに他の機能を併せ持たせてもよい。）を
有することもできる。独立して像観察機能を備えるプロ
ーブを有することで、電気特性を測定し得る端子の機能
を備える２本以上のナノチューブプローブを測定対象と
しての試料に接触させ、該試料の電気特性（電圧値、電
流値、抵抗値、電位等）を測定しつつ、その試料を観察
することが可能となる。It is preferable that at least two or more of the nanotube probes have a function of a terminal capable of measuring electric characteristics. In this case, two or more nanotube probes having a function of a terminal capable of measuring electric characteristics are provided. In addition to the above, a probe having an image observation function independently (of course, the probe may have another function) may be provided. By having a probe having an image observation function independently, two or more nanotube probes having a function of a terminal capable of measuring electric characteristics are brought into contact with a sample to be measured, and the electric characteristics (voltage value, The sample can be observed while measuring the current value, resistance value, potential, etc.).
【００１４】一方、第２の本発明は、電気的に独立した
複数のプローブを有し、該プローブのうち、２本以上の
プローブが対を成し、１本以上のプローブが像観察機能
を備え、かつ、前記対を成したプローブの特性振動と位
相が略１８０°シフトした振動で、前記対を成したプロ
ーブを加振させる加振装置を有することを特徴とする走
査型プローブ顕微鏡である。On the other hand, the second invention has a plurality of electrically independent probes, of which two or more probes form a pair, and one or more probes have an image observation function. A scanning probe microscope comprising: a vibrating device for vibrating said paired probes with vibration having a phase shifted by approximately 180 ° from the characteristic vibration of said paired probes. .
【００１５】細い（１００ｎｍ以下程度）プローブで、
特にナノチューブプローブで対を成すと、該対を成した
プローブ間で、振動や揺らぎ等の特性振動が生じ、微小
な物質を測定等の対象とするには、少なからず影響が生
じてくる。しかし、第２の本発明によれば、前記加振装
置により、前記特性振動と位相が略１８０°シフトした
振動で前記対を成したプローブを加振させることで、前
記特性振動が打ち消され、全体として前記特性振動の影
響を実質的に無くすことができ、より精密かつ正確な、
像観察、電気特性測定、並びに、物質の操作を実現する
ことができる。With a thin (about 100 nm or less) probe,
In particular, when a pair is formed by the nanotube probes, characteristic vibrations such as vibration and fluctuation occur between the probes forming the pair, and when a minute substance is subjected to measurement or the like, a considerable influence is caused. However, according to the second aspect of the present invention, the characteristic vibration is canceled by vibrating the paired probes with vibration having a phase shifted by about 180 ° from the characteristic vibration by the vibration device. As a whole, the influence of the characteristic vibration can be substantially eliminated, and a more precise and accurate
Image observation, electrical property measurement, and manipulation of materials can be realized.
【００１６】上記本発明の走査型プローブ顕微鏡は、微
小領域における物質の操作や測定手段として有用であ
り、例えば、半導体デバイス等の電子産業において活用
することができる。The scanning probe microscope of the present invention is useful as a means for manipulating and measuring a substance in a minute area, and can be used, for example, in the electronics industry such as semiconductor devices.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面を参
照しながら、好ましい実施形態を挙げて説明する。な
お、以下の説明において、「直径」との表現は、ナノチ
ューブプローブや後述するプローブ支持体の断面が円形
である場合は勿論、当該円の直径を意味するが、これら
は必ずしも円形であることは要求されず、同断面が円形
以外の形状である場合には、同一面積の円相当形を意味
するものとする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described by way of preferred embodiments with reference to the drawings. In the following description, the expression “diameter” means not only the case where the cross section of the nanotube probe or the probe support described later is circular, but also the diameter of the circle, but these are not necessarily circular. If not required, and the cross section has a shape other than a circle, it means a circle equivalent shape having the same area.
【００１８】＜第１の実施形態＞図１は、本発明の第１
の実施形態の走査型プローブ顕微鏡を示す概略構成図で
ある。本実施形態の走査型プローブ顕微鏡においては、
２つの独立したピエゾアクチュエータ１６ａ，１６ｂが
存在し、そのそれぞれにプローブホルダー１２ａ，１２
ｂが保持されている。プローブホルダー１２ａ，１２ｂ
には、先端にナノチューブプローブ１０ａ，１０ｂが接
続されたプローブ支持体１４ａ，１４ｂが固定され、ナ
ノチューブプローブ１０ａ，１０ｂは、独立した走査型
トンネル顕微鏡としての像観察機能を備える。また、ピ
エゾアクチュエータ１６ａ，１６ｂは、振動防止のため
弾性体１８ａ，１８ｂを介して架台２０に固定されてい
る。架台２０には、測定対象となる物質（試料２４）が
載せられた基板２２が載置されている。ナノチューブプ
ローブ１０ａ，１０ｂは、基板２２に載せられた試料２
４の像観察、電気特性測定および操作を可能とすべく、
試料２４接触するように、あるいは近傍に位置するよう
に、走査される。<First Embodiment> FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
It is a schematic structure figure showing the scanning probe microscope of an embodiment. In the scanning probe microscope of the present embodiment,
There are two independent piezo actuators 16a, 16b, each of which has a probe holder 12a, 12b.
b is held. Probe holders 12a, 12b
The probe supports 14a and 14b each having a tip connected to the nanotube probes 10a and 10b are fixed, and the nanotube probes 10a and 10b have an image observation function as an independent scanning tunnel microscope. Further, the piezo actuators 16a and 16b are fixed to the gantry 20 via elastic bodies 18a and 18b for preventing vibration. A substrate 22 on which a substance to be measured (a sample 24) is mounted is mounted on the gantry 20. The nanotube probes 10a and 10b are connected to the sample 2 placed on the substrate 22.
In order to enable image observation, electrical property measurement and operation of 4,
Scanning is performed so that the sample 24 comes into contact with or is located near the sample 24.
【００１９】なお、このように像観察機能を備えたプロ
ーブを２つ有する走査型プローブ顕微鏡のことを、以
下、「Ｄ−ＳＴＭ」（「ｄｕａｌ−ｐｒｏｂｅ ｓｃａ
ｎｎｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐ
ｅ」の略）と称することにする。A scanning probe microscope having two probes having an image observation function is hereinafter referred to as "D-STM"("dual-probesca").
nunning tunneling microscopic
e ").
【００２０】微細な試料を観察・測定するに際しての、
Ｄ−ＳＴＭにおける最大の問題は、２つのプローブ間の
干渉である。２つのプローブが接近すると、プローブ先
端の曲率半径以下の領域は、プローブ同士の接触、もし
くは静電力による影響で、電気特性測定、並びに、物質
の操作が不可能になる。When observing and measuring a fine sample,
The biggest problem in D-STM is the interference between the two probes. When the two probes come close to each other, the area smaller than the radius of curvature of the tip of the probe becomes incapable of measuring the electrical characteristics and operating the substance due to the contact between the probes or the influence of the electrostatic force.
【００２１】上記２つのプローブ間の干渉を回避するた
めには、細いプローブを使用することが重要である。し
かしながら、従来用いられてきた走査型トンネル顕微鏡
のプローブは、タングステンや白金イリジウム合金を電
気化学エッチングで鋭端化したものであるが、先端径と
しては１００ｎｍ程度が限界であり、プローブ先端の曲
率半径もそれに応じて限界がある。したがって、こうし
たプローブをマルチプローブの走査型トンネル顕微鏡に
用いたのでは、観察分解能を１００ｎｍ以下にすること
は、極めて困難である。In order to avoid the interference between the two probes, it is important to use a thin probe. However, the conventional scanning tunneling microscope probe is a sharp tip made of tungsten or platinum-iridium alloy by electrochemical etching, but the tip diameter is limited to about 100 nm, and the radius of curvature of the tip of the probe is limited. There are limits accordingly. Therefore, if such a probe is used in a multi-probe scanning tunneling microscope, it is extremely difficult to reduce the observation resolution to 100 nm or less.
【００２２】そこで本実施形態においては、上記２つの
プローブとして、直径が５〜２０ｎｍ程度のナノチュー
ブプローブ１０ａ，１０ｂを用いることでプローブの先
端径を小さくし、２つのプローブ間の干渉を低減させて
いる。すなわち、本実施形態によれば、複数のプローブ
が同時に稼動できる測定システムが構築できる。Therefore, in the present embodiment, by using the nanotube probes 10a and 10b having a diameter of about 5 to 20 nm as the two probes, the tip diameter of the probes is reduced, and the interference between the two probes is reduced. I have. That is, according to the present embodiment, a measurement system capable of operating a plurality of probes simultaneously can be constructed.
【００２３】ナノチューブプローブ１０ａ，１０ｂを構
成するカーボンナノチューブとしては、直径が１〜５０
ｎｍの範囲のものが好ましく、５〜２０ｎｍの範囲のも
のがより好ましく、７〜１５ｎｍの範囲のものがさらに
好ましい。また、当該カーボンナノチューブの長さとし
ては、０．１〜２μｍの範囲のものが好ましく、０．５
〜１．０μｍの範囲のものがより好ましい。The carbon nanotubes constituting the nanotube probes 10a and 10b have a diameter of 1 to 50.
nm, more preferably 5 to 20 nm, even more preferably 7 to 15 nm. Further, the length of the carbon nanotube is preferably in the range of 0.1 to 2 μm,
Those having a range of from 1.0 μm to 1.0 μm are more preferable.
【００２４】ナノチューブプローブ１０ａ，１０ｂは、
導電性を有することが望ましい。導電性を有するカーボ
ンナノチューブを用いることで、物質の電気特性をより
精密に測定することができる。なお、ここで言う「導電
性」とは、カーボンナノチューブの全長の抵抗値が、１
００ｋΩ以下であることを意味する。The nanotube probes 10a and 10b are
It is desirable to have conductivity. With the use of conductive carbon nanotubes, the electrical characteristics of a substance can be measured more precisely. Here, “conductive” means that the resistance value of the entire length of the carbon nanotube is 1
It means less than 00 kΩ.
【００２５】カーボンナノチューブには、６角網目のチ
ューブが１枚の構造のシングルウォールナノチューブ
（以下、「ＳＷＮＴ」と略称する）と、多層（多重壁）
の６角網目のチューブから構成されているマルチウォー
ルナノチューブ（以下、「ＭＷＮＴ」と略称する）と、
があるが、本発明においては、いずれのカーボンナノチ
ューブを用いてもよい。ただし、ＭＷＮＴを用いること
が、高い弾性と靱性とを有することから好ましい。ま
た、ＳＷＮＴでは半導体特性を示すことが多く、その意
味でもＭＷＮＴを用いることが好ましい。The carbon nanotubes include single-walled nanotubes having a single hexagonal mesh tube (hereinafter abbreviated as “SWNT”) and multi-walled (multi-walled) tubes.
A multi-wall nanotube (hereinafter abbreviated as “MWNT”) composed of hexagonal mesh tubes of
However, any of the carbon nanotubes may be used in the present invention. However, it is preferable to use MWNT because it has high elasticity and toughness. Further, SWNTs often show semiconductor characteristics, and in that sense, MWNTs are preferably used.
【００２６】ナノチューブプローブ１０ａ，１０ｂを構
成するカーボンナノチューブの製造方法としては、特に
制限されるものではなく、触媒を用いる熱分解法（気相
成長法と類似の方法）、アーク放電法、およびレーザー
蒸発法等、従来公知のいずれの製造方法を採用しても構
わない。The method for producing the carbon nanotubes constituting the nanotube probes 10a and 10b is not particularly limited, but includes a pyrolysis method using a catalyst (a method similar to the vapor phase growth method), an arc discharge method, and a laser. Any conventionally known manufacturing method such as an evaporation method may be employed.
【００２７】プローブ支持体１４ａ，１４ｂは、通常の
走査型プローブ顕微鏡における一般的なプローブと同様
のものであり、すなわち通常の走査型プローブ顕微鏡に
おいては、プローブ支持体１４ａ，１４ｂの先端にナノ
チューブプローブ１０ａ，１０ｂが接続されていない状
態でプローブとして用いられている。The probe supports 14a and 14b are similar to general probes in a normal scanning probe microscope. That is, in a normal scanning probe microscope, a nanotube probe is provided at the tip of the probe supports 14a and 14b. The probe is used in a state where 10a and 10b are not connected.
【００２８】プローブ支持体１４ａ，１４ｂの材質とし
ては、タングステン、金、白金、シリコン、白金イリジ
ウム合金、モリブデン、レニウム、ステンレス等が挙げ
られ、ナノチューブプローブ１０ａ，１０ｂとの導通を
確保するためには、導電性を有することが望ましく、形
状加工をしやすいことから、タングステン、白金イリジ
ウム合金等の中から選択することが好ましい。Examples of the material of the probe supports 14a and 14b include tungsten, gold, platinum, silicon, platinum iridium alloy, molybdenum, rhenium, stainless steel, etc. In order to secure conduction with the nanotube probes 10a and 10b. It is preferable to select from tungsten, platinum-iridium alloy, and the like because it is desirable to have conductivity and shape processing is easy.
【００２９】プローブ支持体１４ａ，１４ｂの形状とし
ては、特に限定されないが、直径として１０μｍ〜０．
５ｍｍ程度の範囲、長さとして１〜５ｍｍ程度の範囲か
ら選択され、かつ、先端をエッチング等により（好まし
くは、先端径が１００ｎｍ程度になるまで）先鋭化する
ことが望ましい。The shape of the probe supports 14a and 14b is not particularly limited, but may be 10 μm to 0.1 μm in diameter.
It is desirable to select from a range of about 5 mm and a length of about 1 to 5 mm, and to sharpen the tip by etching or the like (preferably, until the tip diameter becomes about 100 nm).
【００３０】具体的なプローブ支持体の製造方法を、材
料としてタングステンを用いた場合を例に挙げて以下に
説明する。まず、所望の直径のタングステンワイヤから
所望の長さに切断して、タングステンチップを得て、さ
らに該タングステンチップの先端を水酸化カリウム水溶
液（１規定）の中で、電気化学的にエッチングし、小径
化する。電気化学エッチングは、直径３ｍｍ程度の白金
ループを上下に設置したエッチング装置で行うが、その
ときの条件としては、電流量がほぼ一定になるように電
圧値を１〜１０Ｖの範囲で制御する。一般に電流量は、
１００ｍＡ〜１Ａ程度の範囲内である。必要に応じて、
さらに先端を尖らすために、電気化学的エッチングの
後、イオンビームエッチングを行う。イオンビームエッ
チングは、回転型試料ホルダーにタングステンチップを
固定し、左右方向からからアルゴンイオンビームを照射
しながらタングステンチップ先端を（例えば、曲率半径
を１００ｎｍ以下程度に）加工する方法である。このと
き、アルゴンイオンビームの条件は、イオンビームエネ
ルギーを３〜５ｋｅＶ、イオン電流値を１〜５ｍＡとす
ることが適している。A specific method for manufacturing a probe support will be described below, taking as an example the case where tungsten is used as a material. First, a tungsten wire is cut into a desired length from a tungsten wire having a desired diameter to obtain a tungsten tip, and the tip of the tungsten tip is electrochemically etched in a potassium hydroxide aqueous solution (1N), Reduce the diameter. The electrochemical etching is performed by an etching apparatus in which platinum loops having a diameter of about 3 mm are installed on the upper and lower sides. As a condition at this time, the voltage value is controlled in a range of 1 to 10 V so that the current amount becomes almost constant. Generally, the amount of current is
It is in the range of about 100 mA to 1 A. If necessary,
To further sharpen the tip, ion beam etching is performed after electrochemical etching. Ion beam etching is a method in which a tungsten tip is fixed to a rotary sample holder and the tip of the tungsten tip is processed (for example, to have a radius of curvature of about 100 nm or less) while irradiating an argon ion beam from the left and right directions. At this time, the conditions of the argon ion beam are suitably that the ion beam energy is 3 to 5 keV and the ion current value is 1 to 5 mA.
【００３１】プローブ支持体１４ａ，１４ｂの先端に、
マイクロマニュピレーター等でカーボンナノチューブを
固定することでナノチューブプローブ１０ａ，１０ｂを
得る。この際の固定には、導電性の接着剤を用いるか、
もしくは、真空中で電子ビームによる固定が適してい
る。特に、局所的に電子ビームを照射することができる
電子ビームによる固定方法は、タングステンチップとナ
ノチューブを固定するのに最適である。電子ビームの照
射時における条件としては、加速エネルギーが３〜２０
ｋｅＶの範囲、電子ビームの電流量が１０〜２０μＡの
範囲と、それぞれすることが好ましいAt the tips of the probe supports 14a and 14b,
The nanotube probes 10a and 10b are obtained by fixing the carbon nanotubes with a micromanipulator or the like. For this fixing, use a conductive adhesive or
Alternatively, fixation by an electron beam in a vacuum is suitable. In particular, a fixing method using an electron beam that can locally irradiate an electron beam is optimal for fixing a tungsten chip and a nanotube. The conditions at the time of electron beam irradiation are as follows.
It is preferable to set the range of keV and the range of the electron beam current amount to 10 to 20 μA, respectively.
【００３２】プローブ支持体の材料としてタングステン
（Ｗ ｔｉｐ）を用い、これに電子ビームの照射により
カーボンナノチューブ（Ｎａｎｏｔｕｂｅ）を固定して
得たナノチューブプローブの走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）写真（拡大倍率：５０００倍、ただし、写真の縮尺
倍率により拡大倍率は多少変動する。以下、ＳＥＭ写真
において同様。）を図２に示す。Scanning electron microscope (SE) of a nanotube probe obtained by using tungsten (W tip) as a material of the probe support and fixing a carbon nanotube (Nanotube) by irradiating the tip with an electron beam.
M) A photograph (magnification: 5000 times, but the magnification varies somewhat depending on the scale of the photograph. The same applies to the SEM photograph hereinafter) is shown in FIG.
【００３３】本実施形態の如く、ナノチューブプローブ
のような細いプローブで対を成してＤ−ＳＴＭに用いる
と、該一対のプローブ間で、振動や揺らぎ等の特性振動
が生じ、微小な物質を測定等の対象とするには、少なか
らず影響が生じてくる。したがって、当該一対のプロー
ブ間の特性振動を除去するために、振動防止（雑音除
去）機能を有する装置を備えることが望まれる。本実施
形態においては、かかる機能を有する装置として、ピエ
ゾ素子２６および弾性体１８ｃからなる加振装置２８
が、プローブ支持体１４ａ，１４ｂを介して一対のナノ
チューブプローブ１０ａ，１０ｂにつながるプローブホ
ルダー１２ａ，１２ｂ間に備えられている。かかる加振
装置２８は、プローブ支持体１４ａ，１４ｂ間の特定振
動を感知し得る図示しない感知装置からの信号によりプ
ローブ支持体１４ａ，１４ｂ間の特定振動を測定し、さ
らに図示しない制御装置により、前記特性振動と位相が
略１８０°シフトした振動でピエゾ素子２６を振動させ
る。すなわち、ピエゾ素子２６が前記制御装置からの信
号により膨張し、かつ、弾性体１８ｃの復元力により復
元することで所望の振動（前記特性振動と位相が略１８
０°シフトした振動）で一対のナノチューブプローブ１
０ａ，１０ｂが加振される。When a pair of thin probes such as a nanotube probe is used in the D-STM as in the present embodiment, characteristic vibrations such as vibrations and fluctuations occur between the pair of probes, and a minute substance is removed. To be subject to measurement, etc., there is a considerable effect. Therefore, it is desirable to provide a device having a vibration preventing (noise removing) function in order to remove characteristic vibration between the pair of probes. In the present embodiment, as a device having such a function, a vibrating device 28 including a piezo element 26 and an elastic body 18c is used.
Is provided between the probe holders 12a and 12b connected to the pair of nanotube probes 10a and 10b via the probe supports 14a and 14b. The vibration device 28 measures a specific vibration between the probe supports 14a and 14b based on a signal from a sensing device (not shown) that can detect a specific vibration between the probe supports 14a and 14b. The piezo element 26 is vibrated by a vibration having a phase shifted by about 180 ° from the characteristic vibration. That is, the desired vibration (the characteristic vibration and the phase are approximately 18
A pair of nanotube probes 1
0a and 10b are vibrated.
【００３４】このように本実施形態における加振装置２
８は、ナノチューブプローブ１０ａ，１０ｂの特性振動
数を感知し、それをフィードバック制御することによ
り、前記特性振動と位相が略１８０°シフトした振動で
ナノチューブプローブ１０ａ，１０ｂを加振させること
で、前記特性振動が打ち消され、全体として前記特性振
動の影響を実質的に無くすことができ、より精密かつ正
確な、像観察、電気特性測定、並びに、物質の操作を実
現することができる。本実施形態のように、長さ１μｍ
前後のナノチューブプローブを使用した場合、本発明者
らの検討結果によれば、１〜３ｎｍ程度の揺らぎが生ず
るが、加振装置２８を稼動させると、０．５ｎｍ以下程
度まで揺らぎを低減させ得ることがわかった。As described above, the vibration device 2 according to the present embodiment
8, the characteristic frequency of the nanotube probes 10a and 10b is sensed, and the characteristic frequency is feedback-controlled so as to vibrate the nanotube probes 10a and 10b with a vibration whose phase is shifted by approximately 180 ° from the characteristic vibration. Characteristic vibration is canceled, and the influence of the characteristic vibration can be substantially eliminated as a whole, and more precise and accurate image observation, electrical characteristic measurement, and material manipulation can be realized. 1 μm length as in this embodiment
When the nanotube probes before and after are used, according to the study results of the present inventors, fluctuations of about 1 to 3 nm occur, but when the vibration device 28 is operated, the fluctuations can be reduced to about 0.5 nm or less. I understand.
【００３５】なお、加振装置２８による振動の位相は、
前記特性振動に対して正確に１８０°シフトしているこ
とが望ましいが、正確に１８０°シフトさせることは精
密な装置によっても容易ではなく、ある程度誤差を含ん
でいてもよい。具体的には、±１０％程度の誤差が存在
しても前記特性振動低減効果は十分に認められ、さらに
±５％程度の誤差の範囲内であれば、実質的に正確なも
のと認められ、前記特性振動低減効果が高い次元で達せ
られる。The phase of the vibration by the vibration device 28 is
It is desirable that the characteristic vibration is accurately shifted by 180 °, but the accurate 180 ° shift is not easy even with a precise device, and may include some error. Specifically, the effect of reducing the characteristic vibration is sufficiently recognized even when an error of about ± 10% is present, and it is recognized that the effect is substantially accurate when the error is within a range of about ± 5%. Thus, the characteristic vibration reducing effect can be achieved at a high level.
【００３６】本実施形態においては、ナノチューブプロ
ーブ１０ａ，１０ｂは、電気的に独立したプローブであ
り、かつ、両プローブとも像観察機能を備える。さら
に、ナノチューブプローブ１０ａ，１０ｂの双方とも、
電気特性を測定し得る端子の機能を備える。したがっ
て、以上の如き本実施形態の走査型プローブ顕微鏡（Ｄ
−ＳＴＭ）によれば、ナノチューブプローブ１０ａ，１
０ｂを双方とも像観察機能を発揮させて、いわば２台の
独立した走査型トンネル顕微鏡として稼働させ得るとと
もに、両プローブを２本の電気測定用のプローブとして
も動作させることができる。例えば、ナノチューブプロ
ーブ１０ａ，１０ｂのいずれかで像観察を行いながら、
他方を試料２４に接触させ、さらに位置決めした上で像
観察に供したプローブを所望の位置に接触させること
で、試料２４の電気特性を測定することができる。ま
た、基板２２として導電性のものを用いるか、あるいは
ゲート電極を予め基板２２に設けておくことで、試料２
４のトランジスタとしての特性を測定することもでき
る。In this embodiment, the nanotube probes 10a and 10b are electrically independent probes, and both probes have an image observation function. Furthermore, both of the nanotube probes 10a, 10b
It has a terminal function that can measure electrical characteristics. Therefore, as described above, the scanning probe microscope (D
-STM), the nanotube probes 10a, 1
0b can exhibit the image observing function, and can operate as two independent scanning tunnel microscopes, so that both probes can also operate as two probes for electrical measurement. For example, while observing an image with one of the nanotube probes 10a and 10b,
By bringing the other into contact with the sample 24 and further positioning it and then bringing the probe used for image observation into contact with a desired position, the electrical characteristics of the sample 24 can be measured. Alternatively, by using a conductive material as the substrate 22 or providing a gate electrode on the substrate 22 in advance, the sample 2
The characteristics of the transistor No. 4 can also be measured.
【００３７】ナノチューブプローブ１０ａ，１０ｂそれ
ぞれにより、またはナノチューブプローブ１０ａ，１０
ｂで挟み込む等により、試料２４を物理的に操作するこ
とができる。Each of the nanotube probes 10a, 10b or the nanotube probes 10a, 10b
The sample 24 can be physically manipulated by sandwiching the sample 24 with b.
【００３８】なお、本実施形態において、ナノチューブ
プローブ１０ａ，１０ｂ、および、プローブ支持体１４
ａ，１４ｂ以外の構成要素は、特に限定されるものでは
なく、従来公知の材質、形状、構造の部材等が問題なく
使用される。例えば、ピエゾアクチュエータ１６ａ，１
６ｂやピエゾ素子２６には、従来公知のピエゾ素子を好
適に用いることができる。また、弾性体１８ａ，１８ｂ
および２８としては、如何なる弾性体も適用し得るが、
バネを用いることが精密性、安定性、経済性等の観点か
ら好ましい。In this embodiment, the nanotube probes 10a and 10b and the probe support 14
The components other than a and 14b are not particularly limited, and conventionally known materials, shapes, and structural members can be used without any problem. For example, the piezo actuators 16a, 1
A conventionally known piezo element can be suitably used for the 6b and the piezo element 26. Also, the elastic members 18a, 18b
As and 28, any elastic body can be applied,
It is preferable to use a spring from the viewpoint of precision, stability, economy and the like.
【００３９】＜第２の実施形態＞図３は、本発明の第２
の実施形態の走査型プローブ顕微鏡を示す概略構成図で
ある。本実施形態の走査型プローブ顕微鏡においては、
３つのプローブを用いており、かつ、そのうちの１つの
ナノチューブプローブ３０ａが原子間力顕微鏡（ａｔｏ
ｍｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｏｒｏｓｃｏｐｅ；ＡＦ
Ｍ）用のプローブとなっている。ナノチューブプローブ
３０ａは、プローブ支持体３４ａのピラミッド状の形態
の走査部３６の先端に固定されている。また、他の２本
のナノチューブプローブ３０ｂ，３０ｃは、１つのプロ
ーブ支持体３４ｂの先端に、「ハ」の字型にやや開いた
状態で、それぞれ電気的に独立して固定されている。プ
ローブ支持体３４ｂは、ピエゾアクチュエータ３２に接
合され、３次元的に自由に動かすことができるように構
成されている。なお、図３において、試料４４は基板４
２に載せられている。<Second Embodiment> FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
It is a schematic structure figure showing the scanning probe microscope of an embodiment. In the scanning probe microscope of the present embodiment,
Three probes are used, and one of the nanotube probes 30a is an atomic force microscope (ato).
mic force microscope; AF
M). The nanotube probe 30a is fixed to the tip of a pyramid-shaped scanning section 36 of the probe support 34a. The other two nanotube probes 30b and 30c are electrically and independently fixed to the tip of one probe support 34b in a slightly open "C" shape. The probe support 34b is joined to the piezo actuator 32 and is configured to be freely movable three-dimensionally. In FIG. 3, the sample 44 is the substrate 4
2
【００４０】プローブ支持体３４ａは、通常のＡＦＭに
おける一般的なカンチレバー型のプローブと同様のもの
であり、すなわち通常のＡＦＭにおいては、プローブ支
持体３４ａの走査部３６の先端にナノチューブプローブ
３０ａが接続されていない状態でプローブとして用いら
れる。The probe support 34a is similar to a general cantilever type probe in a normal AFM, that is, in a normal AFM, the nanotube probe 30a is connected to the tip of the scanning section 36 of the probe support 34a. It is used as a probe in the state where it has not been performed.
【００４１】２本のナノチューブプローブ３０ｂ，３０
ｃが固定されるプローブ支持体３４ｂは、絶縁性の針の
形状のものであり、特にその材質は制限されないが、例
えば、引き延ばしたガラス細管等が挙げられる。また、
プローブ支持体３４ｂの先端径は、５０〜５００ｎｍ程
度が望ましい。プローブ支持体３４ｂには、ナノチュー
ブプローブ３０ｂに導通させるための配線３８が施され
る。図３においては、陰に隠れて見えないが、プローブ
支持体３４ｂの裏側にも、ナノチューブプローブ３０ｃ
に導通させるための配線（不図示）が施される。配線３
８および前記不図示の配線は、プローブ支持体３４ｂが
ガラスからなるものであるならば、Ｃｒ（厚さ１０〜１
００ｎｍ程度）／Ａｕ（厚さ５０〜５００ｎｍ程度）の
二重薄膜が、シリコンからなるものであるならば、Ｔｉ
（厚さ１０〜１００ｎｍ程度）／Ａｕ（厚さ５０〜５０
０ｎｍ程度）の二重薄膜が、それぞれ望ましい。かかる
配線用薄膜は、真空蒸着法かスパッタリング法で形成さ
せ、そののち、電気的に独立させるように、イオンビー
ムエッチング法で加工する。このとき、イオンビームの
加速エネルギーは、配線用薄膜の種類にもよるが、２〜
１０ｋｅＶ、イオン電流量は、１〜１０ｍＡが適当であ
る。The two nanotube probes 30b, 30
The probe support 34b to which c is fixed is in the form of an insulating needle, and its material is not particularly limited, and examples thereof include an elongated glass tube. Also,
The tip diameter of the probe support 34b is desirably about 50 to 500 nm. Wiring 38 for conducting to the nanotube probe 30b is provided on the probe support 34b. In FIG. 3, the nanotube probe 30c is also hidden behind the probe support 34b.
Wiring (not shown) is provided for electrical conduction. Wiring 3
8 and the wiring (not shown) are formed of Cr (thickness of 10 to 1) if the probe support 34b is made of glass.
If the double thin film of about 00 nm) / Au (about 50 to 500 nm) is made of silicon, Ti
(Thickness: about 10 to 100 nm) / Au (thickness: 50 to 50)
(Approximately 0 nm). Such a thin film for wiring is formed by a vacuum evaporation method or a sputtering method, and then processed by an ion beam etching method so as to be electrically independent. At this time, although the acceleration energy of the ion beam depends on the type of the thin film for wiring,
10 keV, the ion current amount is suitably 1 to 10 mA.
【００４２】また、ナノチューブプローブ３０ｂ，３０
ｃとしては、直径が５〜２０ｎｍ程度、長さが０．５〜
２μｍ程度のカーボンナノチューブを用いることが望ま
しい。なお、カーボンナノチューブプローブ３０ｂ，３
０ｃの固定は、第１の実施形態において説明した方法と
同様にして行うことができる。The nanotube probes 30b, 30
As c, the diameter is about 5 to 20 nm, and the length is 0.5 to
It is desirable to use a carbon nanotube of about 2 μm. Note that the carbon nanotube probes 30b, 3
The fixing of 0c can be performed in the same manner as the method described in the first embodiment.
【００４３】以上のようにして、ナノチューブプローブ
３０ｂ，３０ｃが固定された状態のＳＥＭ写真（拡大倍
率：２９８００倍）を図４に示す。図４のＳＥＭ写真に
おいて、中央のやや左側の縦線がプローブ支持体３４ｂ
の先端部であり、その先にさらに左方向に延びる２本の
線がカーボンナノチューブプローブ３０ｂ，３０ｃであ
る。FIG. 4 shows an SEM photograph (magnification: 29800 times) of the state in which the nanotube probes 30b and 30c are fixed as described above. In the SEM photograph of FIG. 4, the vertical line slightly to the left of the center is the probe support 34b.
And two lines extending further to the left are carbon nanotube probes 30b and 30c.
【００４４】電気的に独立した、この２本のナノチュー
ブプローブ３０ｂ，３０ｃに電位をかけると、静電気力
によりナノチューブプローブ３０ｂ，３０ｃが閉じたり
開いたりする。かかるプローブの機能を最初に発表した
のは、Ｌｉｅｂｅｒらである（Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｖｏ
ｌ．２８６、ｐ．２１４８〜２１５０、（２０００
年））。彼らは、絶縁性の針（本実施形態におけるプロ
ーブ支持体３４ｂに対応）の先端径が５００ｎｍ程度の
ものを作製したが、本実施形態においては、１００ｎｍ
程度のものを作製した。また、Ｌｉｅｂｅｒらの発表に
おいては、かかる原理そのものを見出したまでであり、
操作型プローブ顕微鏡のプローブとして用いることを意
図したものではない。When an electric potential is applied to the two electrically independent nanotube probes 30b and 30c, the nanotube probes 30b and 30c are closed or opened by the electrostatic force. Lieber et al. First published the function of such a probe (Science Vo).
l. 286, p. 2148-2150, (2000
Year)). They fabricated an insulating needle (corresponding to the probe support 34b in the present embodiment) having a tip diameter of about 500 nm.
Some were prepared. In addition, Lieber et al.'S presentation only discovered the principle itself.
It is not intended to be used as a probe for an operating probe microscope.
【００４５】プローブ支持体３４ａの先端に固定され
る、ＡＦＭ用のプローブであるナノチューブプローブ３
０ａは、直径が１〜２０ｎｍ程度のナノチューブであ
る。通常のＡＦＭにおいて用いられるカンチレバー型の
プローブは、プローブ支持体３４ａと基本的に同一のも
のであり、シリコン製、もしくは、窒化シリコンや酸化
シリコンを微細加工したピラミッド状の走査部３６を有
しているのが一般であり、かかる状態のものが容易に市
場から入手することができる。当該走査部３６は、その
ままでは絶縁性ないし半導電性であるため、このカンチ
レバー型のプローブを電気特性測定用のプローブとして
用いるには、表面にＡｕやＰｔ等の貴金属を蒸着しなけ
ればならない。この蒸着膜の影響で、走査部３６の曲率
半径が大きくなり、このようにして得られた導電性のプ
ローブを用いた場合、原子間力顕微鏡観察時の空間分解
能が大幅に低下してしまう。The nanotube probe 3 which is an AFM probe fixed to the tip of the probe support 34a
0a is a nanotube having a diameter of about 1 to 20 nm. The cantilever type probe used in the ordinary AFM is basically the same as the probe support 34a, and includes a pyramid-shaped scanning unit 36 made of silicon or finely processed by silicon nitride or silicon oxide. In general, such a state can be easily obtained from the market. Since the scanning unit 36 is insulative or semiconductive as it is, in order to use this cantilever-type probe as a probe for measuring electrical characteristics, a noble metal such as Au or Pt must be deposited on the surface. The radius of curvature of the scanning unit 36 increases due to the influence of the deposited film, and when the conductive probe thus obtained is used, the spatial resolution at the time of observation with an atomic force microscope is significantly reduced.
【００４６】本実施形態においては、以上のようにして
得られた導電性のプローブであるプローブ支持体３４ａ
の走査部３６の先端にナノチューブプローブ３０ａを固
定することで、十分な導電性を保ちつつ、プローブ先端
の曲率半径を極めて小さく（例えば、１０ｎｍ以下等）
することができる。かかるナノチューブプローブ３０ａ
を用いれば、空間分解能を低下させずに像観察や電気特
性の測定が可能になる。なお、ナノチューブプローブ３
０ａの固定は、第１の実施形態において説明した方法と
同様にして行うことができる。In this embodiment, the probe support 34a, which is a conductive probe obtained as described above, is used.
By fixing the nanotube probe 30a to the tip of the scanning unit 36, the radius of curvature of the tip of the probe is extremely small (for example, 10 nm or less) while maintaining sufficient conductivity.
can do. Such a nanotube probe 30a
With the use of, image observation and measurement of electrical characteristics can be performed without lowering the spatial resolution. The nanotube probe 3
The fixing of 0a can be performed in the same manner as the method described in the first embodiment.
【００４７】以上のようにして、ナノチューブプローブ
３０ａが、プローブ支持体３４ａの走査部３６の先端に
固定された状態のＳＥＭ写真（拡大倍率：３００００
倍）を図５に示す。図５のＳＥＭ写真において、中央か
ら右方向にナノチューブプローブ３０ａが延びているこ
とがわかる。As described above, the SEM photograph (magnification: 30,000) of the state in which the nanotube probe 30a is fixed to the tip of the scanning section 36 of the probe support 34a.
5) is shown in FIG. In the SEM photograph of FIG. 5, it can be seen that the nanotube probe 30a extends rightward from the center.
【００４８】本実施形態においては、ナノチューブプロ
ーブ３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、電気的に独立したプロ
ーブであり、かつ、ナノチューブプローブ３０ａが像観
察機能を備える。また、ナノチューブプローブ３０ａ，
３０ｂ，３０ｃのすべてが、電気特性を測定し得る端子
の機能を備える。さらに、ナノチューブプローブ３０
ｂ，３０ｃ間に電位をかけることで、試料４４を挟持す
ることができ、試料２４を物理的に操作することができ
る。In this embodiment, the nanotube probes 30a, 30b, 30c are electrically independent probes, and the nanotube probe 30a has an image observation function. In addition, the nanotube probe 30a,
All of 30b and 30c have the function of a terminal capable of measuring electrical characteristics. Furthermore, the nanotube probe 30
By applying a potential between b and 30c, the sample 44 can be sandwiched and the sample 24 can be physically operated.
【００４９】したがって、以上の如き本実施形態の走査
型プローブ顕微鏡（原子間力顕微鏡）によれば、ナノチ
ューブプローブ３０ａにより像観察をしながら、ナノチ
ューブプローブ３０ｂ，３０ｃにより試料４４を物理的
に操作したり、試料４４の電気特性を測定したりするこ
とができる。また、ナノチューブプローブ３０ａも電気
特性を測定し得る端子の機能を備えることから、これも
端子として用いて、例えば、試料４４のトランジスタと
しての特性を測定することもできる。この場合、基板４
２が絶縁性であっても測定が可能である。また、絶縁性
の液体であるならば、該液体中においても試料の電気特
性を測定することが可能になる。Therefore, according to the scanning probe microscope (atomic force microscope) of the present embodiment as described above, the sample 44 is physically operated by the nanotube probes 30b and 30c while observing the image by the nanotube probe 30a. Or the electrical characteristics of the sample 44 can be measured. Further, since the nanotube probe 30a also has a function of a terminal capable of measuring electric characteristics, the nanotube probe 30a can also be used as a terminal, for example, to measure characteristics of the sample 44 as a transistor. In this case, the substrate 4
Measurement is possible even if 2 is insulating. In addition, if the liquid is an insulating liquid, the electrical characteristics of the sample can be measured even in the liquid.
【００５０】なお、本実施形態において、ナノチューブ
プローブ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、および、プローブ支
持体３４ａ，３４ｂ以外の構成要素は、図示を省略した
構成要素を含め、特に限定されるものではなく、従来公
知の材質、形状、構造の部材等が問題なく使用される。
また、全ての構成要素において、本実施形態で特にその
好ましい態様を示したものを除き、第１の実施形態の態
様が好ましく適用される。In the present embodiment, components other than the nanotube probes 30a, 30b, 30c and the probe supports 34a, 34b are not particularly limited, including components not shown, and Well-known materials, shapes and structural members can be used without any problem.
In addition, the aspects of the first embodiment are preferably applied to all constituent elements except for those which are particularly preferred in the present embodiment.
【００５１】以上、２つの実施形態の走査型プローブ顕
微鏡により、像観察、電気特性測定、並びに物理的な操
作を、ナノレベルで実現することができる。勿論、本発
明は、上記２つの実施形態の態様に限定されるものでは
なく、本発明の要旨を変更しない限りにおいて、公知の
知見により種々の変更を加えることができる。As described above, with the scanning probe microscopes of the two embodiments, image observation, electrical property measurement, and physical operation can be realized at the nano level. Of course, the present invention is not limited to the above two embodiments, and various changes can be made based on known knowledge as long as the gist of the present invention is not changed.
【００５２】また、第１の実施形態においては２つの、
第２の実施形態においては３つの、ナノチューブプロー
ブを用いた例を挙げて説明しているが、ナノチューブプ
ローブの数は、これら２つや３つに限定されるものでは
なく、４つ以上であっても問題無い。さらに、３つ以上
のプローブを有する走査型プローブ顕微鏡においては、
それら全てがナノチューブプローブでなければならない
わけではなく、少なくとも２つがナノチューブプローブ
であれば、本発明の効果は奏される。例えば、第２の実
施形態において、ナノチューブプローブ３０ａが先端に
固定されていない通常のＡＦＭにおける一般的なカンチ
レバー型のプローブ（すなわち、プローブ支持体３４
ａ）をプローブとして用いたものも、本発明の範疇に含
まれ、この場合であっても、残りの２本のナノチューブ
プローブ３０ｂ，３０ｃにより、微細な試料４４の電気
特性の測定が可能であり、かつ、物理的な操作も可能で
あるという、本発明の卓越した効果が発揮される。Further, in the first embodiment, two
In the second embodiment, an example using three nanotube probes is described, but the number of nanotube probes is not limited to two or three, but is four or more. No problem. Further, in a scanning probe microscope having three or more probes,
Not all of them need to be nanotube probes. If at least two are nanotube probes, the effects of the present invention can be obtained. For example, in the second embodiment, a general cantilever-type probe in a normal AFM in which the nanotube probe 30a is not fixed to the tip (that is, the probe support 34)
A probe using a) is also included in the scope of the present invention. Even in this case, the electrical properties of the fine sample 44 can be measured by the remaining two nanotube probes 30b and 30c. The outstanding effect of the present invention that physical operation is also possible.
【００５３】なお、３つのナノチューブプローブを用い
た例である第２の実施形態においては、そのうちの２本
のナノチューブプローブ３０ｂ，３０ｃが１のプローブ
支持体３４ｂに固定された態様が示されているが、３つ
以上のプローブを有する場合に、必ずしも２つのプロー
ブが物理的に結合されていなくてもよく、相互に物理的
に独立した態様であっても勿論構わない。In the second embodiment using three nanotube probes, an embodiment is shown in which two of the nanotube probes 30b and 30c are fixed to one probe support 34b. However, when there are three or more probes, the two probes do not necessarily have to be physically coupled, and may be in a physically independent form.
【００５４】上記説明した本発明の走査型プローブ顕微
鏡は、あらゆる技術分野、産業分野において、微小領域
における物質の操作や測定手段として適用することがで
き、かつ、有用であり、例えば、半導体デバイス等の電
子産業において活用することができる。The above-described scanning probe microscope of the present invention can be applied as a means for operating and measuring a substance in a minute area in various technical fields and industrial fields, and is useful, for example, a semiconductor device or the like. In the electronics industry.
【００５５】[0055]
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明するが、本発明はこれら実施例に制限されるもの
ではない。 （実施例１）実施例１においては、図１に示す構造の走
査型プローブ顕微鏡（Ｄ−ＳＴＭ）を組み立てた。ピエ
ゾアクチュエータ１６ａ，１６ｂとしては、３方向に走
査可能な円筒形のピエゾ素子（長さ２０ｍｍ、直径５ｍ
ｍ；富士セラミックス社製）を用いた。また、プローブ
ホルダー１２ａ，１２ｂ間に、板状のピエゾ素子２６を
固定し、さらに、金属スプリングからなる弾性体１８ｃ
を配し、不図示の感知装置およびと弾性緩衝材で制御装
置により、前記特性振動と位相が略１８０°シフトした
振動でピエゾ素子２６を振動させる構造として、加振装
置２８を構成した。また、弾性体１８ａ，１８ｂとして
リン青銅の板バネを用いて、ナノチューブプローブ１０
ａ，１０ｂの振動を緩和させた。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. (Example 1) In Example 1, a scanning probe microscope (D-STM) having the structure shown in FIG. 1 was assembled. As the piezo actuators 16a and 16b, cylindrical piezo elements (length: 20 mm, diameter: 5 m) capable of scanning in three directions
m; manufactured by Fuji Ceramics Co., Ltd.). Further, a plate-shaped piezo element 26 is fixed between the probe holders 12a and 12b, and an elastic body 18c made of a metal spring is further provided.
The vibration device 28 is configured to vibrate the piezo element 26 with a vibration whose phase is shifted by approximately 180 ° from the characteristic vibration by a control device using a sensing device (not shown) and an elastic cushioning material (not shown). In addition, a phosphor bronze plate spring is used as the elastic bodies 18a and 18b, and the nanotube probe 10 is used.
The vibrations of a and 10b were reduced.
【００５６】ナノチューブプローブ１０ａ，１０ｂとし
ては、直径約１２ｎｍで長さ１．５μｍのＭＷＮＴのカ
ーボンナノチューブを用い、直径０．２５ｍｍ、長さ
１．０ｍｍ、先端の曲率半径１００ｎｍのタングステン
細線からなるプローブ支持体１４ａ，１４ｂの先端に固
定した。試料２４としては、単一壁カーボンナノチュー
ブから加工したナノチューブリング（リングの直径２０
ｎｍ、カーボンナノチューブ自体の直径３．０ｎｍ）を
用いた。As the nanotube probes 10a and 10b, MWNT carbon nanotubes having a diameter of about 12 nm and a length of 1.5 μm are used. Probes made of a tungsten thin wire having a diameter of 0.25 mm, a length of 1.0 mm, and a radius of curvature of 100 nm at the tip are used. It was fixed to the tips of the supports 14a and 14b. As a sample 24, a nanotube ring (ring diameter: 20) processed from single-wall carbon nanotubes was used.
nm, the diameter of the carbon nanotube itself is 3.0 nm).
【００５７】基板２２は、トンネル電流制御を行い、な
おかつ、基板２２からゲート電圧をかけるために、多結
晶シリコン層（膜厚３．５ｎｍ）／酸化シリコン層（膜
厚２ｎｍ）／（１００）面単結晶シリコン基板（ｎ−
型）／Ａｕ薄膜電極（膜厚２００ｎｍ）という多層の半
導体基板を使用した。最表面の多結晶シリコン基板は、
Ａｓがイオン注入法により１０18ｃｍ-3程度ドープされ
ており、ｎ型である。また、基板２２の表面は、安定化
のために、フッ酸水溶液（２％）にて水素末端処理が行
われている。この基板２２を用い、アクチュエータのト
ンネル電流制御は、最表面層の多結晶シリコン層とナノ
チューブプローブ１０ａ，１０ｂとの間で行い、ゲート
電圧の制御は、それとは電気的に独立な単結晶シリコン
層とＡｕ電極との間で行った。The substrate 22 is a polycrystalline silicon layer (thickness: 3.5 nm) / a silicon oxide layer (thickness: 2 nm) / (100) plane for controlling tunnel current and applying a gate voltage from the substrate 22. Single crystal silicon substrate (n-
(Type) / Au thin film electrode (thickness: 200 nm). The outermost polycrystalline silicon substrate is
As is doped by about 10 18 cm -3 by ion implantation and is n-type. Further, the surface of the substrate 22 is subjected to a hydrogen terminal treatment with a hydrofluoric acid aqueous solution (2%) for stabilization. Using this substrate 22, the tunnel current control of the actuator is performed between the polycrystalline silicon layer on the outermost layer and the nanotube probes 10a and 10b, and the control of the gate voltage is performed on a single crystal silicon layer electrically independent from the polycrystalline silicon layer. And an Au electrode.
【００５８】以上の走査型トンネル顕微鏡で、第２プロ
ーブとしてのナノチューブプローブ１０ｂ（２ｎｄ ｐ
ｒｏｂｅ）を用いて像観察を行った。図６は、その結果
得られた走査型トンネル顕微鏡像である。すなわち、図
６の写真は、試料２４のナノチューブリング（ＮＴ ｒ
ｉｎｇ）に、第１プローブであるナノチューブプローブ
１０ａ（１ｓｔ ｐｒｏｂｅ）が接近している様子を、
第２プローブで観察したものである。さらに、２本のナ
ノチューブプローブ１０ａ，１０ｂを試料２４のナノチ
ューブリングに接続させる。このようにすることで、ナ
ノチューブリングにソース電極とドレイン電極とが形成
されたことになる。In the scanning tunneling microscope described above, the nanotube probe 10b (2nd p
image) was observed using the above method. FIG. 6 is a scanning tunneling microscope image obtained as a result. That is, the photograph of FIG. 6 shows the nanotube ring (NT r
ing), the nanotube probe 10a (1st probe) as the first probe is approaching,
Observed with the second probe. Further, the two nanotube probes 10a and 10b are connected to the nanotube ring of the sample 24. By doing so, the source electrode and the drain electrode are formed on the nanotube ring.
【００５９】この状態で電気特性の測定を行った。電気
特性の測定は、ゲート電極の電位を変化させることで、
ソース電極およびドレイン電極間の電流電圧特性に変化
が現れることを確認して行った。すなわち、ゲート電極
の電位（ＶG）を０Ｖ〜５Ｖの間１Ｖ刻みで変化させ
て、ソース電極とドレイン電極との間の電流電圧特性
を、ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製エレクトロメーター６５１４
を用いることにより測定した。なお、測定は室温（２３
℃）中で行った。その結果を図７に示す。図７の電気特
性評価のグラフから、試料２４であるナノチューブリン
グが、トランジスタ動作することがわかる。以上のよう
に、本実施例の走査型プローブ顕微鏡が、ナノレベルの
像観察が可能であり、かつ、ナノレベルの測定装置とし
て有効であることが実証できた。The electrical characteristics were measured in this state. The measurement of electrical characteristics is performed by changing the potential of the gate electrode.
It was confirmed that a change appeared in the current-voltage characteristics between the source electrode and the drain electrode. That is, the gate electrode potential (V G) is varied between 1V increments of 0V to 5V, the current-voltage characteristics between the source electrode and the drain electrode, KEITHLEY Corp. electrometer 6514
It was measured by using. The measurement was performed at room temperature (23
C). FIG. 7 shows the result. The graph of the electrical characteristics evaluation in FIG. 7 shows that the nanotube ring as the sample 24 operates as a transistor. As described above, it was proved that the scanning probe microscope of the present example is capable of observing a nano-level image and is effective as a nano-level measuring device.
【００６０】（実施例２）実施例２においては、実施例
１と同様にして、図１に示す構造の走査型プローブ顕微
鏡を組み立てた。試料２４としては、単一壁カーボンナ
ノチューブから加工したナノチューブリング（リングの
直径５０ｎｍ、カーボンナノチューブ自体の直径１２ｎ
ｍ）を用いた。試料２４は、基板２２としてのｎ型Ｓｉ
（１１１）基板に固定した。基板２２には、Ａｓがイオ
ン注入法により１０18ｃｍ-3程度ドープされている。ま
た、Ｓｉ基板表面は水素原子で末端化処理されており、
空気中でも比較的安定している。Example 2 In Example 2, a scanning probe microscope having the structure shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1. As the sample 24, a nanotube ring processed from a single-walled carbon nanotube (diameter of the ring 50 nm, diameter of the carbon nanotube itself 12 n
m) was used. The sample 24 is made of n-type Si
It was fixed to a (111) substrate. The substrate 22 is doped with As by about 10 18 cm −3 by ion implantation. In addition, the surface of the Si substrate is terminated with hydrogen atoms,
Relatively stable even in air.
【００６１】以上の走査型トンネル顕微鏡で、第２プロ
ーブとしてのナノチューブプローブ１０ｂ（２ｎｄ ｐ
ｒｏｂｅ）を用いて像観察をしながら、試料２４として
のナノチューブリングの一端に、第１プローブであるナ
ノチューブプローブ１０ａを接触させ固定した。図８
は、その状態を撮影した走査型トンネル顕微鏡像であ
る。すなわち、図８の写真は、試料２４のナノチューブ
リング（ＮＴ ｒｉｎｇ）に、第１プローブであるナノ
チューブプローブ１０ａ（１ｓｔ ｐｒｏｂｅ）が接触
し固定されている様子を、第２プローブで観察したもの
である。このようにして、第１プローブであるナノチュ
ーブプローブ１０ａをゲート電極として機能させる。In the scanning tunneling microscope described above, the nanotube probe 10b (2nd p
While observing an image using a probe, a nanotube probe 10a as a first probe was brought into contact with one end of a nanotube ring as a sample 24 and fixed. FIG.
Is a scanning tunneling microscope image of the state. That is, the photograph of FIG. 8 is a state in which the nanotube probe 10a (1st probe) as the first probe is in contact with and fixed to the nanotube ring (NT ring) of the sample 24 by the second probe. . In this way, the nanotube probe 10a as the first probe functions as a gate electrode.
【００６２】さらに第２プローブであるナノチューブプ
ローブ１０ｂを前記ナノチューブリングの中央の穴から
Ｓｉ基板（基板２２）と直接接触させ、電圧を１５Ｖ程
度印加し、ナノチューブプローブ１０ｂとＳｉ基板とを
擬似オーミック接合させ、ソース電極とする。基板２２
表面には、ナノチューブリング（試料２４）から約１０
０ｎｍ離れた位置にＡｕ電極を予め形成しておき、これ
をドレイン電極とする。このようにして、ソース、ゲー
ト、ドレインからなるゲート幅１２ｎｍのＳｉトランジ
スタが構成できたことになる。Further, the nanotube probe 10b, which is the second probe, is brought into direct contact with the Si substrate (substrate 22) from the center hole of the nanotube ring, and a voltage of about 15 V is applied to connect the nanotube probe 10b and the Si substrate with a pseudo ohmic junction. To form a source electrode. Substrate 22
About 10 nanometers from the nanotube ring (sample 24)
An Au electrode is formed in advance at a position separated by 0 nm, and this is used as a drain electrode. Thus, a Si transistor having a gate width of 12 nm including the source, the gate, and the drain was formed.
【００６３】この状態で電気特性の測定を行った。電気
特性の測定は、実施例１と同様にして行った。その結果
を図９に示す。図９の電気特性評価のグラフから、試料
２４であるナノチューブリングとＳｉ基板とで構成され
るトランジスタが、トランジスタ動作することがわか
る。以上のように、本実施例の走査型プローブ顕微鏡
が、ナノレベルの像観察が可能であり、かつ、ナノレベ
ルの測定装置として有効であることが実証できた。In this state, the electrical characteristics were measured. The measurement of the electrical characteristics was performed in the same manner as in Example 1. FIG. 9 shows the result. From the graph of the electrical characteristics evaluation in FIG. 9, it can be seen that the transistor including the nanotube ring and the Si substrate, which is the sample 24, operates as a transistor. As described above, it was proved that the scanning probe microscope of the present example is capable of observing a nano-level image and is effective as a nano-level measuring device.
【００６４】（実施例３）実施例３においては、図３に
示す構造の走査型プローブ顕微鏡（原子間力顕微鏡）を
組み立てた。２本のナノチューブプローブ３０ｂ，３０
ｃが固定されるプローブ支持体３４ｂとしては、先端径
１５０ｎｍのガラスキャピラリを用いた。Example 3 In Example 3, a scanning probe microscope (atomic force microscope) having the structure shown in FIG. 3 was assembled. Two nanotube probes 30b, 30
As the probe support 34b to which c was fixed, a glass capillary having a tip diameter of 150 nm was used.
【００６５】２本のナノチューブプローブ３０ｂ，３０
ｃとしては、直径約１５ｎｍ、長さ約１．１μｍのカー
ボンナノチューブワイヤを用いた。プローブ支持体３４
ａとしては、通常のＳｉ製のＡＦＭプローブ（Ｄｅｇｉ
ｔａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）にＡｕを約１０
０ｎｍ程度蒸着したものを用いた。プローブ支持体３４
ａの走査部３６の先端に固定されるナノチューブプロー
ブ３０ａとしては、太さ約１２ｎｍ、長さ５２０ｎｍの
カーボンナノチューブを用いた。The two nanotube probes 30b, 30
As c, a carbon nanotube wire having a diameter of about 15 nm and a length of about 1.1 μm was used. Probe support 34
As a, a normal Si AFM probe (Degi)
tal Instruments)
The thing vapor-deposited about 0 nm was used. Probe support 34
As the nanotube probe 30a fixed to the tip of the scanning unit 36, a carbon nanotube having a thickness of about 12 nm and a length of 520 nm was used.
【００６６】試料４４としては、単一壁カーボンナノチ
ューブから加工したナノチューブリング（リングの直径
５０ｎｍ、カーボンナノチューブ自体の直径３．０ｎ
ｍ）を用いた。基板４２としては、厚さ３ｎｍの酸化膜
を形成させた（１００）面単結晶Ｓｉ基板（ｎ型）を用
い、該基板４２の酸化膜が形成された面に、試料４４を
載置した。As a sample 44, a nanotube ring processed from a single-walled carbon nanotube (diameter of the ring: 50 nm, diameter of the carbon nanotube itself: 3.0 n)
m) was used. As the substrate 42, a (100) plane single-crystal Si substrate (n-type) on which an oxide film having a thickness of 3 nm was formed was used, and a sample 44 was mounted on the surface of the substrate 42 on which the oxide film was formed.
【００６７】以上の走査型トンネル顕微鏡で、第３プロ
ーブとしてのナノチューブプローブ３０ａ（３ｒｄ ｐ
ｒｏｂｅ）を用いて像観察しつつ、試料４４としてのナ
ノチューブリングを操作した。図１０は、かかる操作の
状態を、（ａ）から（ｃ）へと順を追って撮影した走査
型トンネル顕微鏡像である。In the scanning tunneling microscope described above, the nanotube probe 30a (3rd p
The nanotube ring as the sample 44 was operated while observing an image using a probe (robe). FIG. 10 is a scanning tunneling microscope image of the state of the operation taken in order from (a) to (c).
【００６８】図１０（ａ）の写真は、試料４４のナノチ
ューブリング（ＮＴ ｒｉｎｇ）に、第２プローブであ
るナノチューブプローブ３０ｃ（２ｎｄ ｐｒｏｂｅ）
を当接させた状態を示すものであり、ナノチューブプロ
ーブ３０ｂ，３０ｃ間には電位がかかっていないため、
開いた状態となっており、第１プローブであるナノチュ
ーブプローブ３０ｂ（１ｓｔ ｐｒｏｂｅ）は、ナノチ
ューブリング（ＮＴｒｉｎｇ）から離れた所に位置して
いる。The photograph in FIG. 10A shows that the nanotube probe 30c (2nd probe) as the second probe is placed on the nanotube ring (NT ring) of the sample 44.
Are shown in contact with each other. Since no potential is applied between the nanotube probes 30b and 30c,
It is in an open state, and the nanotube probe 30b (1st probe), which is the first probe, is located away from the nanotube ring (NTring).
【００６９】この状態でナノチューブプローブ３０ｂ，
３０ｃ間に電位をかけることで、図１０（ｂ）の写真に
示すように、ナノチューブプローブ３０ｂ（１ｓｔ ｐ
ｒｏｂｅ）が矢印Ａ方向に移動するかたちで、第１プロ
ーブ（１ｓｔ ｐｒｏｂｅ）および第２プローブ（２ｎ
ｄ ｐｒｏｂｅ）間が閉じ、ナノチューブリング（ＮＴ
ｒｉｎｇ）を挟持することができる。このとき、両プ
ローブを閉じるのに必要な電圧は、約１３Ｖ程度であっ
た。In this state, the nanotube probe 30b,
By applying an electric potential between the nanotube probes 30c, as shown in the photograph of FIG.
probe) moves in the direction of arrow A, and the first probe (1st probe) and the second probe (2n)
d probe), the nanotube ring (NT)
ring). At this time, the voltage required to close both probes was about 13V.
【００７０】さらに、図１０（ｃ）の写真に示すよう
に、第１プローブ（１ｓｔ ｐｒｏｂｅ）および第２プ
ローブ（２ｎｄ ｐｒｏｂｅ）を基板に沿って動かすこ
とにより、ナノチューブリング（ＮＴ ｒｉｎｇ）を矢
印Ｂ方向に移動することができた。以上のように、本実
施例の走査型トンネル顕微鏡像によれば、１のプローブ
で像観察を行いつつ、試料を物理的に操作することがで
きた。Further, as shown in the photograph of FIG. 10C, the nanotube ring (NT ring) is moved by the arrow B by moving the first probe (1st probe) and the second probe (2nd probe) along the substrate. Could move in the direction. As described above, according to the scanning tunneling microscope image of this example, it was possible to physically operate the sample while observing the image with one probe.
【００７１】さらに、ゲート電圧を基板４２の背面から
印加し、ナノチューブプローブ３０ｂ，３０ｃをそれぞ
れソース電極、ドレイン電極として、試料４４としての
ナノチューブリングの電気特性の測定を行った。電気特
性の測定は、実施例１と同様にして行った。その結果を
図１１に示す。図１１の電気特性評価のグラフから、試
料４４としてのナノチューブリングが電界効果トランジ
スタとして機能し得ることがわかる。Further, a gate voltage was applied from the back side of the substrate 42, and the electrical characteristics of the nanotube ring as the sample 44 were measured using the nanotube probes 30b and 30c as a source electrode and a drain electrode, respectively. The measurement of the electrical characteristics was performed in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG. It can be seen from the graph of the electrical characteristics evaluation in FIG. 11 that the nanotube ring as the sample 44 can function as a field effect transistor.
【００７２】以上のように、本実施例の走査型プローブ
顕微鏡が、ナノレベルの像観察が可能であり、ナノレベ
ルの物質を物理的に操作することが可能であり、かつ、
ナノレベルの測定装置として有効であることが実証でき
た。As described above, the scanning probe microscope of this embodiment is capable of observing a nano-level image, physically manipulating a nano-level substance, and
It was proved to be effective as a nano-level measuring device.
【００７３】[0073]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電気的
に独立した複数のプローブを有し、１００ｎｍ以下程度
の微小な物質の操作を可能とし、かつ電気測定を可能と
する走査型プローブ顕微鏡を提供することができる。As described above, according to the present invention, a scanning type having a plurality of electrically independent probes, capable of manipulating minute substances of about 100 nm or less, and enabling electric measurement. A probe microscope can be provided.
【図１】 本発明の第１の実施形態の走査型プローブ顕
微鏡を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a scanning probe microscope according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 図１におけるナノチューブプローブがプロー
ブ支持体に固定された状態を撮影した走査型電子顕微鏡
写真である。FIG. 2 is a scanning electron micrograph showing a state in which the nanotube probe in FIG. 1 is fixed to a probe support.
【図３】 本発明の第２の実施形態の走査型プローブ顕
微鏡を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a scanning probe microscope according to a second embodiment of the present invention.
【図４】 図３における２本のナノチューブプローブが
プローブ支持体に固定された状態を撮影した走査型電子
顕微鏡写真である。FIG. 4 is a scanning electron micrograph showing a state in which two nanotube probes in FIG. 3 are fixed to a probe support.
【図５】 図３におけるナノチューブプローブがカンチ
レバー型のプローブ支持体に固定された状態を撮影した
走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 5 is a scanning electron micrograph showing a state in which the nanotube probe in FIG. 3 is fixed to a cantilever-type probe support.
【図６】 実施例１において、走査型トンネル顕微鏡で
像観察を行った、走査型トンネル顕微鏡像である。FIG. 6 is a scanning tunnel microscope image obtained by observing an image with a scanning tunnel microscope in Example 1.
【図７】 実施例１において、走査型トンネル顕微鏡で
測定した、ナノチューブリングのソース電極およびドレ
イン電極間の電流電圧特性である。FIG. 7 shows current-voltage characteristics between a source electrode and a drain electrode of a nanotube ring measured by a scanning tunneling microscope in Example 1.
【図８】 実施例２において、走査型トンネル顕微鏡で
像観察を行った、走査型トンネル顕微鏡像である。FIG. 8 is a scanning tunnel microscope image obtained by observing an image with a scanning tunnel microscope in Example 2.
【図９】 実施例２において、走査型トンネル顕微鏡で
測定した、ナノチューブリングとＳｉ基板とで構成され
るトランジスタのソース電極およびドレイン電極間の電
流電圧特性である。FIG. 9 shows current-voltage characteristics between a source electrode and a drain electrode of a transistor including a nanotube ring and a Si substrate, which are measured by a scanning tunneling microscope in Example 2.
【図１０】 実施例３において、走査型トンネル顕微鏡
で像観察しつつ、試料を物理的に操作している状態を、
図１０（ａ）から図１０（ｃ）へと順を追って撮影し
た、走査型トンネル顕微鏡像である。FIG. 10 shows a state in which a sample is physically operated while an image is observed with a scanning tunneling microscope in Example 3.
FIG. 11 is a scanning tunneling microscope image taken sequentially from FIG. 10 (a) to FIG. 10 (c).
【図１１】 実施例３において、走査型トンネル顕微鏡
で測定した、ナノチューブリングのソース電極およびド
レイン電極間の電流電圧特性である。FIG. 11 shows current-voltage characteristics between a source electrode and a drain electrode of a nanotube ring measured by a scanning tunneling microscope in Example 3.
１０ａ、１０ｂ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ ナノチュー
ブプローブ １２ａ、１２ｂ プローブホルダー １４ａ、１４ｂ、３４ａ、３４ｂ プローブ支持体 １６ａ、１６ｂ、３２ ピエゾアクチュエータ １８ａ、１８ｂ、１８ｃ 弾性体 ２０ 架台 ２２、４２ 基板 ２４、４４ 試料 ２６ ピエゾ素子 ２８ 加振装置 ３６ 走査部 ３８ 配線10a, 10b, 30a, 30b, 30c Nanotube probe 12a, 12b Probe holder 14a, 14b, 34a, 34b Probe support 16a, 16b, 32 Piezo actuator 18a, 18b, 18c Elastic body 20 Mount 22, 42 Substrate 24, 44 Sample 26 Piezo element 28 Exciter 36 Scanner 38 Wiring
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１２Ｂ 21/20 Ｇ１２Ｂ 1/00 ６０１Ｇ 21/04 ６０１Ｂ (72)発明者 渡辺 美穂 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 重松 大志 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 清水 正昭 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 真鍋 力 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA41 BA30 BB02 BC10 CA40 DA01 DA05 DD03 DD04 EA16 EB18 EB19 EB23 KA01 2F069 AA61 BB40 CC10 DD30 GG01 GG06 GG20 GG63 GG64 HH05 HH30 JJ04 LL03 LL06 LL11 MM02 MM32 PP01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G12B 21/20 G12B 1/00 601G 21/04 601B (72) Inventor Miho Watanabe 1600 Takematsu, Minamiashigara-shi, Kanagawa Prefecture Fuji Xerox Co., Ltd. Person Riki Manabe 1600 Takematsu, Minami Ashigara City, Kanagawa Prefecture F-term in Fuji Xerox Co., Ltd. LL06 LL11 MM02 MM32 PP01
Claims (8)
し、該プローブのうち、２本以上のプローブがナノチュ
ーブプローブであり、かつ、１本以上のプローブが像観
察機能を備えることを特徴とする走査型プローブ顕微
鏡。1. A method comprising: a plurality of electrically independent probes, wherein at least two probes are nanotube probes, and at least one probe has an image observation function. Scanning probe microscope.
ノチューブプローブであることを特徴とする請求項１に
記載の走査型プローブ顕微鏡。2. The scanning probe microscope according to claim 1, wherein the probe having the image observation function is a nanotube probe.
有することを特徴とする請求項１に記載の走査型プロー
ブ顕微鏡。3. The scanning probe microscope according to claim 1, wherein the nanotube probe has conductivity.
ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１
〜３のいずれか１に記載の走査型プローブ顕微鏡。4. The method according to claim 1, wherein the nanotube probe has a diameter of 1
2. The structure according to claim 1, wherein the thickness is not less than 50 nm.
4. The scanning probe microscope according to any one of 1 to 3, wherein
くとも２本以上が電気特性を測定し得る端子の機能を備
えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載
の走査型プローブ顕微鏡。5. The scanning probe microscope according to claim 1, wherein at least two or more of the nanotube probes have a function of a terminal capable of measuring electrical characteristics.
機能を備える２本以上のナノチューブプローブと、少な
くとも像観察機能を備える１本以上のプローブとを有す
ることを特徴とする請求項５に記載の走査型プローブ顕
微鏡。6. The apparatus according to claim 5, comprising at least two nanotube probes having at least a function of a terminal capable of measuring an electrical characteristic, and at least one probe having at least an image observing function. Scanning probe microscope.
し、該プローブのうち、２本以上のプローブが対を成
し、１本以上のプローブが像観察機能を備え、かつ、前
記対を成したプローブの特性振動と位相が略１８０°シ
フトした振動で、前記対を成したプローブを加振させる
加振装置を有することを特徴とする走査型プローブ顕微
鏡。7. A probe having a plurality of electrically independent probes, of which at least two probes form a pair, at least one probe has an image observation function, and A scanning probe microscope, comprising: a vibration device that vibrates the paired probes with vibration having a phase shifted by about 180 ° from the characteristic vibration of the formed probe.
ブプローブであることを特徴とする請求項７に記載の走
査型プローブ顕微鏡。8. The scanning probe microscope according to claim 7, wherein the paired probes are nanotube probes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001006284A JP3852287B2 (en) | 2001-01-15 | 2001-01-15 | Scanning probe microscope |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2007257950A (en) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Jfe Engineering Kk | Method of fastening carbon nanotube |
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| US20210255216A1 (en) * | 2020-02-18 | 2021-08-19 | Spencer Matonis | Probe sheet for non-invasive nanoscale electrical characterization |
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Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6995367B2 (en) * | 2002-04-18 | 2006-02-07 | Nec Corporation | Nanotube, near-field light detecting apparatus and near-field light detecting method |
| JP2003315240A (en) * | 2002-04-18 | 2003-11-06 | Nec Corp | Nanotube, near-field light detection apparatus and near- field-light detection method |
| WO2004092363A1 (en) * | 2003-04-11 | 2004-10-28 | Riken | Method of electrically stimulating cell |
| JPWO2004092363A1 (en) * | 2003-04-11 | 2006-07-06 | 独立行政法人理化学研究所 | Method of electrical stimulation of cells |
| CN100465627C (en) * | 2003-08-07 | 2009-03-04 | 恩益禧电子股份有限公司 | Scanning probe inspection apparatus |
| WO2005015188A1 (en) * | 2003-08-07 | 2005-02-17 | Nec Electronics Corporation | Scanning probe inspection apparatus |
| US7309991B2 (en) | 2003-08-07 | 2007-12-18 | Nec Electronics Corporation | Scanning probe inspection apparatus |
| JP2007218803A (en) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Research Institute Of Biomolecule Metrology Co Ltd | Scanning probe microscope system and observation method |
| JP2007257950A (en) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Jfe Engineering Kk | Method of fastening carbon nanotube |
| JP5156380B2 (en) * | 2006-07-28 | 2013-03-06 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | Scanning probe microscope and method for measuring relative position of the probe |
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