JP2002243880A - 発熱プローブ及び発熱プローブ装置 - Google Patents

発熱プローブ及び発熱プローブ装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料の数ｎｍサイズの熱情報を検出でき、ま
た熱記録媒体に形成する孔径を数ｎｍに極小化して、高
密度記録を実現できる発熱プローブを開発する。 【解決手段】 本発明に係る発熱プローブ１９は、ホル
ダー８に基端部１０ｂを固定して先端部１０ａが突設さ
れた導電性ナノチューブ探針１０と、この導電性ナノチ
ューブ探針１０の周面に形成された発熱体１５と、この
発熱体１５に固定された導電性ナノチューブリード線１
６と、この導電性ナノチューブリード線１６と前記導電
性ナノチューブ探針１０の両端に通電する手段から構成
され、前記発熱体１５に通電して導電性ナノチューブ探
針１０の先端１０ｃを加熱することを特徴としている。
この発熱プローブ１９と、この発熱プローブ１９を熱記
録媒体２２に対し走査する走査機構と、導電性ナノチュ
ーブ探針１０の先端１０ｃを発熱させる制御回路Ｃから
発熱プローブ装置２６を構成して、熱記録媒体２２の表
面２２ａに極小の孔パターン２３・・の記録を可能にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は試料表面に対しピン
ポイント的に熱的操作を行う発熱プローブに関し、更に
詳細には、カーボンナノチューブのような導電性ナノチ
ューブ探針をホルダーに固定して発熱プローブを構成
し、導電性ナノチューブ探針の先端を加熱して熱記録媒
体に超微細な溶融状の孔パターンを高密度に記録した
り、試料表面の温度分布や熱伝導度分布などを検出でき
る発熱プローブ及び発熱プローブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、情報の記録媒体として、磁気ディ
スクなどの磁気記録媒体や光ディスクなどの光記録媒体
が多く用いられている。更に、近年になって熱記録媒体
が開発されるようになった。この熱記録媒体は低融点の
有機性物質で構成され、表面に熱により溶融状の孔を形
成して情報を記録するものである。例えば、孔が”１”
を示し、孔が無ければ”０”を示し、これらの孔列で情
報を記録する。この孔の直径（以下、孔径と称する）が
小さいほど高密度に情報を記録できるから、加熱用の発
熱プローブのサイズが重要になってくる。
【０００３】図９は従来の発熱プローブを用いて情報を
記録する際の概略斜視図である。この発熱プローブ１９
は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に用いられるＡＦＭ用カン
チレバー２を加工して構成されている。カンチレバー２
はカンチレバー部４と、その先端に突設されたホルダー
８から構成されている。ＡＦＭ用カンチレバーでは、こ
のホルダー８は通常、突出部又はピラミッド部と称され
る。
【０００４】カンチレバー部４の両側面には電極膜５、
６が設けられ、これらは導電性物質をコーティングして
形成されている。電極膜５、６の後端部には接点５ａ、
６ａを通して制御回路Ｃが接続されている。この制御回
路Ｃは所望の電圧（又は電流）を供給する電源２０とス
イッチ２１から構成されている。
【０００５】前記ホルダー８の側面には通電用電極膜５
ｃ、６ｃが形成されており、この通電用電極膜５ｃ、６
ｃは前記電極膜５、６にそれぞれ導通接続されている。
この通電用電極膜５ｃ、６ｃの素材は電極膜５、６と同
一である。また、ホルダー８は先鋭加工されたホルダー
先端８ａを有し、熱記録媒体２２の表面に近接して配置
されている。
【０００６】次に、この発熱プローブ１９の作用につい
て説明する。スイッチ２１をオンすると、電源２０の電
圧が通電用電極膜５ｃ、６ｃを介してホルダー８に印加
される。ＡＦＭ用カンチレバー２のホルダー８はシリコ
ン半導体から形成されており、電気抵抗値はかなり大き
い。従ってホルダー８は発熱体として機能し、ホルダー
８が発熱するに従って、ホルダー先端８ａが加熱点とな
る。
【０００７】ホルダー先端８ａは熱記録媒体２２の表面
に近接して配置されているから、そのホルダー先端８ａ
が直接対向している部分が加熱により溶融し、孔２３が
形成される。別設の駆動装置で発熱プローブ１９を適宜
に走査して行くと、孔２３が間欠的に溶融形成される。
これらの多数の孔２３のオン・オフ形成により情報が熱
記録媒体２２に記録されて行く。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この孔２３の孔径Ｄを
小さくするほど、熱記録媒体２２の記録密度は増大す
る。即ち、記録密度は２次元平面で考えなければならな
いから、記録密度はＤ２に反比例する。一方、孔径Ｄは
ホルダー先端８ａの曲率半径に依存する。
【０００９】ホルダー８は半導体技術で製作されるが、
ホルダー先端８ａの曲率半径を１０ｎｍ以下にすること
は極めて難しい。孔径Ｄはこの曲率半径より大きくなる
から、孔径Ｄを数十ｎｍ以下に制御することは至難の業
である。従って、従来の熱記録媒体の記録密度はＡＦＭ
用カンチレバーを利用した発熱ホルダーによって限界に
達していた。
【００１０】熱記録媒体の入出力だけでなく、一般の試
料表面のナノスケールにおける熱測定に関しても従来は
問題があった。試料表面の温度分布測定をナノスケール
で行う手段は従来存在しなかった。また、試料表面の熱
伝導度分布をナノスケールで行う手段も従来存在しな
い。しかし、ナノ科学を強力に進展させてゆくために
は、このような熱測定センサは不可欠である。
【００１１】従って、本発明に係る発熱プローブ及び発
熱プローブ装置は、カンチレバーに代えてカーボンナノ
チューブ等の導電性ナノチューブの先端を発熱点とする
ことにより、孔径Ｄを一気に数ｎｍにまで極小化して、
熱記録媒体の記録密度を激増させることを目的とする。
また、導電性ナノチューブの先端部を利用して試料表面
の温度分布や熱伝導度分布などの熱情報を検出すること
を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ホル
ダーに基端部を固定して先端部が突設された導電性ナノ
チューブ探針と、この導電性ナノチューブ探針の周面に
形成された発熱体と、この発熱体に固定された導電性ナ
ノチューブリード線と、この導電性ナノチューブリード
線と前記導電性ナノチューブ探針の両端に通電する手段
から構成され、前記発熱体に通電することを特徴とする
発熱プローブである。
【００１３】請求項２の発明は、カンチレバー部に突出
部を形成したＡＦＭ用カンチレバーを利用し、この突出
部を前記ホルダーとして用い、カンチレバー部に２本の
電極膜を形成し、前記導電性ナノチューブリード線の一
端を一つの電極膜に接続し、導電性ナノチューブ探針を
他の電極膜に接続し、両電極膜間に通電するように構成
された請求項１に記載の発熱プローブである。
【００１４】請求項３の発明は、カンチレバー部に突出
部を形成したＡＦＭ用カンチレバーを利用し、この突出
部を前記ホルダーとして用い、カンチレバー部に２本の
電極膜を形成し、前記ナノチューブリード線の一端を一
つの電極膜に接合し、導電性ナノチューブ探針と他の電
極膜の間を他の導電性ナノチューブリード線で連結し、
両電極膜間に通電するように構成された請求項１に記載
の発熱プローブである。
【００１５】請求項４の発明は、請求項１、２又は３に
記載の発熱プローブと、この発熱プローブの導電性ナノ
チューブ探針の先端を試料に対し走査する走査機構と、
導電性ナノチューブ探針の先端を通電する制御回路から
なり、導電性ナノチューブ探針の先端により試料表面を
操作することを特徴とする発熱プローブ装置である。
【００１６】請求項５の発明は、前記試料が熱記録媒体
であり、発熱プローブを用いて導電性ナノチューブ探針
の先端を加熱し、熱記録媒体の表面に孔パターンにより
情報を記録する請求項４に記載の発熱プローブ装置であ
る。
【００１７】請求項６の発明は、発熱プローブを用いて
導電性ナノチューブ探針の先端を加熱しながら試料表面
を走査し、発熱体からの放熱量変化又は発熱体の抵抗変
化により試料表面の熱伝導度分布を検出する請求項４に
記載の発熱プローブ装置である。
【００１８】請求項７の発明は、発熱プローブを用いて
導電性ナノチューブ探針の先端により試料表面を走査
し、試料表面の温度分布を発熱体の抵抗変化として検出
する請求項４に記載の発熱プローブ装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る発熱プロー
ブ及び発熱プローブ装置の実施形態を図面に従って詳細
に説明する。
【００２０】図１は本発明に係る発熱プローブの第１実
施形態の概略斜視図である。この発熱プローブ１９も従
来の発熱プローブと同様に、ＡＦＭ用カンチレバー２を
加工して構成されている。カンチレバー２はカンチレバ
ー部４と、その先端に突設されたホルダー８（突出部又
はピラミッド部とも称する）から構成されている。
【００２１】カンチレバー部４の両側面には電極膜５、
６が設けられ、これらは導電性物質をローティングして
形成されている。電極膜５、６の後端部には接点５ａ、
６ａを通して制御回路Ｃが接続されている。この制御回
路Ｃは電圧供給用の電源２０とスイッチ２１から構成さ
れている。
【００２２】前記ホルダー８には導電性ナノチューブ探
針１０が配置されている。この導電性ナノチューブ探針
１０は導電性ナノチューブの基端部１０ｂをホルダー８
に固定し、先端部１０ａを下方に突出させ、先端１０ｃ
を熱記録媒体２２の表面に近接配置して構成されてい
る。
【００２３】導電性ナノチューブ探針１０の基端部１０
ｂはホルダー８に電子ビーム照射により熱融着されて固
定されている。また、電流を通電して融着させてもよい
し、コーティング膜により固定してもよい。この基端部
１０ｂと電極膜５の間には導電性ナノチューブリード線
１２を介装し、その両端を同様に熱融着して固定してい
る。勿論、熱融着の代わりにローティング膜で固定して
もよい。更に、基端部１０ｂと融着部１３ｂにはコーテ
ィング膜１４ａ、１４ｂが被膜形成され、導電性ナノチ
ューブ探針１０と導電性ナノチューブリード線１２をホ
ルダー８と電極膜５に強固に固着する。
【００２４】導電性ナノチューブ探針１０の周面の要所
には通電による発熱体１５が堆積形成されている。発熱
体１５と電極膜６の間には導電性ナノチューブリード線
１６が介装されている。リード線端部１６ａ、１６ｂは
発熱体１５と電極膜６にそれぞれ熱融着して接合されて
いる。熱融着の代わりに、物理的吸着状態をコーティン
グ膜で固定してもよいことは云うまでもない。これらの
コーティング膜形成はＰＶＤやＣＶＤなどの方法により
簡単に行うことができる。
【００２５】リード線端部１６ｂの融着部１７は更にロ
ーティング膜１８により電極膜６に強固に固着されてい
る。リード線端部１６ａには導電性ナノチューブ探針１
０と一体に外周全体を取り巻く被膜を形成することによ
って強固な固着を実現できる。但し、この外周被膜は図
示されていない。
【００２６】ナノチューブは導電性ナノチューブと絶縁
性ナノチューブに分けられる。導電性ナノチューブには
カーボンナノチューブのような通電性のナノチューブが
含まれ、絶縁性ナノチューブにはＢＣＮ系ナノチューブ
やＢＮ系ナノチューブ等の非通電性のナノチューブが含
まれる。ＰＶＤ法やＣＶＤ法など公知の方法により絶縁
性ナノチューブの表面に導電性被膜を形成すると導電性
を付与できるから、このようなナノチューブも導電性ナ
ノチューブに属することになる。
【００２７】本発明で用いられるナノチューブ探針やナ
ノチューブリード線は電圧を印加して電流通電を行うか
ら、導電性を有する必要がある。従って、それらを導電
性ナノチューブ探針及び導電性ナノチューブリード線と
称している。
【００２８】コーティング膜を形成するには、所要場所
に電子ビームを照射し、電子顕微鏡装置内に不純物とし
て存在する有機物を分解してカーボンを前記所要場所に
堆積させればよい。勿論、前記所要場所に堆積した有機
物に照射しても、カーボン以外が放散されカーボンが残
留して被膜を形成する。勿論、有機性ガスを装置内に導
入して分解させてもよい。電子ビームに代えてイオンビ
ームでも同様の処理が可能である。
【００２９】発熱体の材料には、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐ
ｄ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｗ等の金属材料、あるいはＲｅ
２０３、Ｍｎ２０３、ＬａＭｎＯ３等の金属間化合物な
ど公知の抵抗材料を用いることができる。また、これら
の発熱発熱体原料を有機金属ガスの形で装置内に導入
し、電子ビーム又はイオンビームにより分解して薄膜状
に堆積させて発熱体を構成できる。
【００３０】導電性ナノチューブの典型例はカーボンナ
ノチューブである。カーボンナノチューブの断面直径は
約１ｎｍ〜数十ｎｍにまで分布し、軸長はｎｍオーダー
からμｍオーダーにまで分布している。本発明に直接関
連するのは断面直径であり、ナノチューブの構造から発
現する最小理論値は約１ｎｍである。図１に示される導
電性ナノチューブ探針１０の断面直径は約１ｎｍであ
る。このように、極小の断面直径を有した発熱プローブ
は本発明が最初である。
【００３１】次に、上記構成の作用について説明する。
スイッチ２１をオンして電源２０により発熱体１５に電
圧を印加する。電流の通電により発熱体１５は抵抗発熱
し、導電性ナノチューブ探針１０の先端１０ｃが発熱点
となる。電源２０は電圧回路だけでなく電流回路として
も構成できる。
【００３２】この先端１０ｃは熱記録媒体２２の表面に
近接して配置されているから、先端１０ｃの発熱により
熱記録媒体２２の所要部が溶融して孔２３が形成され
る。この孔２３の孔径ｄは先端１０ｃの直径に依存す
る。前述したように、この先端１０ｃの直径は約１ｎｍ
であるから、孔径ｄも数ｎｍ程度である。
【００３３】この孔２３が形成されると、熱記録媒体２
２に情報が記録されたことになる。ナノチューブによる
孔径ｄは従来の孔径Ｄの１／１０以下であるから、孔面
積は１／１００以下になる。つまり、単位面積当たりの
孔数を与える情報記録密度は従来の１００倍以上に設定
できることが理解できる。
【００３４】孔２３が形成されると”１”を与え、孔が
無い場合は”０”を与えると定義すると、制御回路Ｃの
通電制御によって、熱記録媒体２２に断続的に孔２３を
形成することができる。逆に、孔２３がある場合を”
０”とし、孔２３が無い場合を”１”と定義しても同様
である。
【００３５】この発熱プローブ１９は発熱プローブであ
ると同時に、走査型顕微鏡用プローブでもある。つま
り、制御回路Ｃを停止させておくと、先端１０ｃはＡＦ
Ｍ用の探針として機能する。熱記録媒体２２の表面を先
端１０ｃによりＡＦＭ操作すると、その凹凸を検出して
記録された情報を出力することができる。言いかえる
と、この発熱プローブ１９は孔形成によって情報を記録
し、ＡＦＭ操作によって情報を読み取って、情報を出力
することができる。即ち、この発熱プローブ１９は熱記
録媒体２２の入出力用プローブである。
【００３６】図２は本発明に係る発熱プローブの第２実
施形態の概略斜視図である。第１実施形態と同一部分に
は同一符号を打ってその作用効果の説明を省略する。第
１実施形態と異なる部分は、接合電極膜５ｂ、６ｂをホ
ルダー８に形成したことである。この内、接合電極膜５
ｂは導電性ナノチューブリード線１２に代えて設けられ
ている。
【００３７】この接合電極膜５ｂは電極膜５と電気的に
導通している。従って、導電性ナノチューブ探針１０の
基端部１０ｂをコーティング被膜１４ａで固定するだけ
で、導電性ナノチューブ探針１０への電圧印加が可能に
なる。つまり、導電性ナノチューブリード線１２と融着
部１３ｂ及びコーティング膜１４ｂが不要となり、これ
らの処理工程が割愛できる特徴を有している。また、リ
ード先端部１６ｂは接合用電極膜６ｂに固定されるの
で、導電性ナノチューブリード線１６には短いものが使
える利点がある。
【００３８】接合電極膜５ｂの形成は電極膜５、６の形
成工程と同時にできるので、前述した処理工程を省略で
きる点で製造コストの低下を実現できる。この発熱プロ
ーブ１９が熱記録媒体２２への情報入力とそれからの情
報の読取り出力ができる点は第１実施形態と同様である
から、その詳細は省略する。
【００３９】図３は熱記録媒体への記録開始の模式図で
ある。熱記録媒体２２の表面２２ａに先端１０ｃを接近
させて発熱プローブ１９を配置する。この状態で、通電
すると、発熱プローブ１９の先端１０ｃが発熱し、表面
２２ａを一部溶融して孔２３を形成する。
【００４０】図４は熱記録媒体への多点記録の模式図で
ある。発熱プローブ１９を熱記録媒体２２の表面２２ａ
に対し走査しながら、先端１０ｃを制御回路Ｃにより断
続的に加熱すると、表面２２ａには多数の孔２３が形成
される。この孔列のオンオフにより多数の情報が熱記録
媒体２２に記録されて行く。
【００４１】図５は記録された孔列の発熱プローブによ
るＡＦＭ読み取りを示す模式図である。発熱プローブ１
９を元の位置に戻し、導電性ナノチューブ探針１０の先
端を表面２２ａに接触させる。この状態で、発熱プロー
ブをＡＦＭ走査し、先端１０ｃで孔列の凹凸パターンを
読み取って行く。この読み取りが熱記録媒体２２からの
情報出力になる。
【００４２】図６は熱記録媒体の熱リセットを示す模式
図である。孔列情報が記録された熱記録媒体２２の表面
２２ａに対しヒータ２４を対向配置する。ヒータ２４に
より熱記録媒体２２の表面２２ａを加熱すると、表面２
２ａの全面が熱溶融して孔列が一時に消去され、全面が
フラットになる。記録された情報がリセットされたこと
を示す。走査型の線状ヒータを用いれば、走行操作する
ことによって、面状ヒータと同様の作用効果を得ること
ができる。
【００４３】図７は本発明に係る発熱プローブ装置の第
１実施形態の構成図である。この発熱プローブ装置は発
熱プローブ１９とその走査機構ＳＤから構成される。発
熱プローブ１９は図示しないホルダーセット部に着脱自
在に固定される。発熱プローブ１９の交換は発熱プロー
ブ１９を取り替えることによって行われる。ホルダーセ
ット部に固定した後、導電性ナノチューブ探針１０の先
端１０ｃを熱記録媒体２２の表面２２ａに近接配置す
る。
【００４４】熱記録媒体２２はピエゾ素子からなる走査
駆動部２８によりＸＹＺ方向に駆動される。３０は半導
体レーザー装置、３２は反射ミラー、３３は上検出器３
３ａと下検出器３３ｂからなる二分割光検出器、３４は
ＸＹＺ走査回路、３５はＡＦＭ表示装置、３６はＺ軸検
出回路である。
【００４５】熱記録媒体２２の表面２２ａは水平性と平
滑性を有しており、先端１０ｃをＺ方向に所要距離まで
接近させた後は、走査駆動部２８により発熱プローブ１
９をＸＹ方向に走査する。これらの駆動はＸＹＺ走査回
路３４に制御され、表面２２ａの打孔点の走査図がＡＦ
Ｍ表示装置３５に表示される。このようにして、熱記録
媒体２２の表面２２ａに情報が孔列として記録されて行
く。
【００４６】次に、打孔された孔列の読み取り、即ち記
録情報をこの発熱プローブ装置２６により出力する。ま
ず、導電性ナノチューブプローブ１０の先端１０ｃを熱
記録媒体２２の表面２２ａに、所定の斥力位置になるま
で、接近させる。その後、Ｚ位置を固定した状態で、走
査回路３４で走査駆動部２８をＸＹ走査する。
【００４７】このとき、表面原子の凹凸でカンチレバー
２が撓み、反射したレーザービームＬＢが二分割光検出
器３３に位置変位して入射する。上下の検出器３３ａ、
３３ｂの光検出量の差からＺ軸方向の変位量をＺ軸検出
回路３６で算出し、この変位量を打ち消すようにＺ位置
を調節する。これを表面の凹凸量としてＡＦＭ表示装置
３５に表面原子像を表示する。
【００４８】この表面凹凸像は記録されている孔列像で
あり、孔列像の検出により記録情報の内容が出力された
ことになる。この装置では、熱記録媒体２２をＸＹＺ走
査する構成にしているが、発熱プローブ１９をＸＹＺ走
査しても構わない。
【００４９】図７では光てこ方式で試料表面像を検出し
たが、圧電体方式も開発されている。カンチレバー部に
圧電体を配置しておき、カンチレバー部の撓みを圧電体
の変形で検出し、その変形量に比例して発生する電圧で
Ｚ軸変位、即ち凹凸量を検出するものである。この圧電
体方式を利用することもできる。
【００５０】図８は本発明に係る発熱プローブ装置の第
２実施形態の構成図である。この例では、ＡＦＭ用カン
チレバーを使用せず、ＳＴＭ用ホルダーを使用してい
る。ここでＳＴＭは走査型トンネル顕微鏡を意味する。
このホルダー８は絶縁性の平板状のホルダーで、これに
導電性ナノチューブ探針１０を融着及びコーティング膜
により固着して構成されている。
【００５１】導電性ナノチューブ探針１０とホルダー８
との具体的構成は図１又は図２と全く同様であるため、
詳細は図示していない。しかし、その構成を説明する
と、導電性ナノチューブ探針１０の外周面に発熱体が堆
積され、この発熱体に導電性ナノチューブリード線の一
端が固定される。この導電性ナノチューブリード線の他
端と導電性ナノチューブ探針１０の基端部１０ｂには２
本の電極膜を介して電圧印加用の制御回路が接続され
る。この制御回路により前記発熱体を通電発熱させて導
電性ナノチューブ探針１０の先端１０ｃを発熱点とす
る。
【００５２】このホルダー８をホルダーセット部２５の
切り溝２５ａに嵌合してバネ圧で着脱自在に固定する。
Ｘピエゾ２８ｘ、Ｙピエゾ２８ｙ、Ｚピエゾ２８ｚから
なる走査駆動部２８は、ホルダーセット部２５をＸＹＺ
の３次元方向に伸縮操作して発熱プローブ１９の熱記録
媒体２２に対する走査を実現する。３８はトンネル電流
検出回路、３９はＺ軸制御回路、４０はＳＴＭ表示装
置、４１はＸＹ走査回路である。
【００５３】まず、Ｚ軸制御回路３９で導電性ナノチュ
ーブ探針１０の先端１０ｃを熱記録媒体２２の表面２２
ａに所定距離まで接近させる。その後、ＸＹ走査回路４
１により先端１０ｃを走査しながら、熱記録媒体２２の
表面２２ａに孔列を溶融形成して情報を入力する。
【００５４】次に、記録された孔列情報をＳＴＭ走査に
より読み取り、情報出力を行う。即ち、各ＸＹ位置にお
いてトンネル電流が一定になるようにＺ軸制御回路３９
で先端１０ｃをＺ方向に伸縮制御し、この移動量がＺ軸
方向の凹凸量になる。発熱プローブ１９をＸＹ走査する
に従いＳＴＭ表示装置４０に孔列の表面原子像が表示さ
れる。本実施形態では、発熱プローブ１９を交換する場
合には、ホルダー８をホルダーセット部２５から取り外
し、発熱プローブ１９の全体を一体で交換する。
【００５５】以上の例では、発熱プローブを熱記録媒体
の入出力プローブとして利用したが、他の利用方法も存
在する。以下では、熱記録媒体に代えて試料を配置す
る。例えば、試料表面の温度分布を測定するプローブと
して利用する。プローブを試料表面に近接させると発熱
体が試料表面の温度に感応して発熱体の抵抗値が変化
し、発熱体に所定電圧を印加しておくと、電流が変化す
る。この状態でプローブを試料表面に対し走査すると、
温度分布に応じて抵抗値が連続的に変化し、この電流変
化により試料表面の温度分布を測定することができる。
【００５６】他の例では、試料表面の熱伝導度分布を測
定するプローブとして利用できる。発熱体に所定電圧を
印加して一定量の発熱率で発熱させる。このプローブを
試料表面に接近させると、熱が試料表面に熱伝導度に従
って散逸してゆく。この放熱率に従って発熱体が冷却さ
れて抵抗値が変化し、この抵抗変化が電流変化を生起す
る。この電流変化により試料表面の熱伝導度分布が測定
できる。
【００５７】本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における
種々の変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含
することは云うまでもない。
【００５８】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、ホルダーに発
熱体を形成した導電性ナノチューブ探針を固定して発熱
プローブを構成し、発熱体を通電させて導電性ナノチュ
ーブ探針の先端を試料表面に接近させるから、試料が熱
記録媒体の場合には前記先端が発熱点となり、溶融形成
される孔径を最小でも数ｎｍにまで極小化でき、熱記録
密度を飛躍的に向上させることができる。また、試料表
面の温度分布や熱伝導度分布などの熱情報を検出する場
合には、ナノスケールの精度で熱情報を検出することが
できる。
【００５９】請求項２の発明によれば、ＡＦＭ用カンチ
レバーの突出部をホルダーとして用い、このホルダーに
導電性ナノチューブ探針を固定して発熱プローブを構成
するから、蓄積されたカンチレバーの製造技術を直ちに
適用して比較的容易に発熱プローブを安価に供給でき
る。
【００６０】請求項３の発明によれば、ＡＦＭ用カンチ
レバーを活用すると共に、２本の導電性ナノチューブリ
ード線を用いて発熱体に通電するから、導電性ナノチュ
ーブリード線の柔軟性により発熱体通電用の電極構成が
簡単に構成できる。
【００６１】請求項４の発明によれば、発熱プローブと
その走査機構と発熱用の制御回路から発熱プローブ装置
を構成したから、走査機構としてＡＦＭ走査機構やＳＴ
Ｍ走査機構を導入すれば、試料の熱情報を高精度に読み
取ることができる。
【００６２】請求項５の発明によれば、熱記録媒体に対
し、情報をナノスケールの孔パターンで高密度に記録で
き、しかもその情報の読み取りも可能であり、熱記録媒
体に対する情報の入出力を高密度且つ高精度に行うこと
ができる。
【００６３】請求項６の発明によれば、この発熱プロー
ブを用いて、発熱体からの放熱量変化又は発熱体の抵抗
変化により試料表面の熱伝導度分布をナノスケールの意
味で高精度に検出することができる。
【００６４】請求項７の発明によれば、この発熱プロー
ブを用いて、試料表面の温度分布を発熱体の抵抗変化と
してナノスケールの意味で高精度に検出することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発熱プローブの第１実施形態の概
略斜視図である。
【図２】本発明に係る発熱プローブの第２実施形態の概
略斜視図である。
【図３】熱記録媒体への記録開始の模式図である。
【図４】熱記録媒体への多点記録の模式図である。
【図５】発熱プローブによる記録孔のＡＦＭ読み取りを
示す模式図である。
【図６】熱記録媒体の熱リセットを示す模式図である。
【図７】本発明に係る発熱プローブ装置の第１実施形態
の構成図である。
【図８】本発明に係る発熱プローブ装置の第２実施形態
の構成図である。
【図９】従来の発熱プローブを用いて情報を記録する際
の概略斜視図である。
【符号の説明】
２・・・・カンチレバー ４・・・・カンチレバー部 ５・・・・電極膜 ５ａ・・・接点 ５ｂ・・・接合電極膜 ６・・・・電極膜 ６ａ・・・接点 ６ｂ・・・接合電極膜 ８・・・・ホルダー １０・・・導電性ナノチューブ探針 １０ａ・・先端部 １０ｂ・・基端部 １０ｃ・・先端 １２・・・導電性ナノチューブリード線 １３ａ・・融着部 １３ｂ・・融着部 １４ａ・・コーティング膜 １４ｂ・・コーティング膜 １５・・・発熱体 １６・・・導電性ナノチューブリード線 １６ａ・・リード線端部 １６ｂ・・リード線端部 １７・・・融着部 １８・・・コーティング膜 １９・・・発熱プローブ ２０・・・電源 ２１・・・スイッチ ２２・・・熱記録媒体 ２２ａ・・表面 ２３・・・孔 ２４・・・ヒータ ２５・・・ホルダーセット部 ２５ａ・・切り溝 ２６・・・発熱プローブ装置 ２８・・・走査駆動部 ２８ｘ・・Ｘピエゾ ２８ｙ・・Ｙピエゾ ２８ｚ・・Ｚピエゾ ３０・・・半導体レーザー装置 ３２・・・反射ミラー ３３・・・二分割光検出器 ３３ａ・・上検出器 ３３ｂ・・下検出器 ３４・・・ＸＹＺ走査回路 ３５・・・ＡＦＭ表示装置 ３６・・・Ｚ軸検出回路 ３８・・・トンネル電流検出回路 ３９・・・Ｚ軸制御回路 ４０・・・ＳＴＭ表示装置 ４１・・・ＸＹ走査回路 Ｃ・・・・制御回路 ｄ、Ｄ・・孔径 ＳＤ・・・走査機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 昭雄 大阪府大阪市城東区放出西２丁目７番19号 大研化学工業株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ホルダーに基端部を固定して先端部が突
    設された導電性ナノチューブ探針と、この導電性ナノチ
    ューブ探針の周面に形成された発熱体と、この発熱体に
    固定された導電性ナノチューブリード線と、この導電性
    ナノチューブリード線と前記導電性ナノチューブ探針の
    両端に通電する手段から構成され、前記発熱体に通電す
    ることを特徴とする発熱プローブ。
  2. 【請求項２】 カンチレバー部に突出部を形成したＡＦ
    Ｍ用カンチレバーを利用し、この突出部を前記ホルダー
    として用い、カンチレバー部に２本の電極膜を形成し、
    前記導電性ナノチューブリード線の一端を一つの電極膜
    に接続し、導電性ナノチューブ探針を他の電極膜に接続
    し、両電極膜間に通電するように構成された請求項１に
    記載の発熱プローブ。
  3. 【請求項３】 カンチレバー部に突出部を形成したＡＦ
    Ｍ用カンチレバーを利用し、この突出部を前記ホルダー
    として用い、カンチレバー部に２本の電極膜を形成し、
    前記ナノチューブリード線の一端を一つの電極膜に接合
    し、導電性ナノチューブ探針と他の電極膜の間を他の導
    電性ナノチューブリード線で連結し、両電極膜間に通電
    するように構成された請求項１に記載の発熱プローブ。
  4. 【請求項４】 請求項１、２又は３に記載の発熱プロー
    ブと、この発熱プローブの導電性ナノチューブ探針の先
    端を試料に対し走査する走査機構と、導電性ナノチュー
    ブ探針の先端を通電する制御回路からなり、導電性ナノ
    チューブ探針の先端により試料表面を走査することを特
    徴とする発熱プローブ装置。
  5. 【請求項５】 前記試料が熱記録媒体であり、発熱プロ
    ーブを用いて導電性ナノチューブ探針の先端を加熱し、
    熱記録媒体の表面に孔パターンにより情報を記録する請
    求項４に記載の発熱プローブ装置。
  6. 【請求項６】 発熱プローブを用いて導電性ナノチュー
    ブ探針の先端を加熱しながら試料表面を走査し、発熱体
    からの放熱量変化又は発熱体の抵抗変化により試料表面
    の熱伝導度分布を検出する請求項４に記載の発熱プロー
    ブ装置。
  7. 【請求項７】 発熱プローブを用いて導電性ナノチュー
    ブ探針の先端により試料表面を走査し、試料表面の温度
    分布を発熱体の抵抗変化として検出する請求項４に記載
    の発熱プローブ装置。
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