JPH02311702A - 走査型トンネル顕微鏡装置 - Google Patents
走査型トンネル顕微鏡装置Info
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- JPH02311702A JPH02311702A JP1135013A JP13501389A JPH02311702A JP H02311702 A JPH02311702 A JP H02311702A JP 1135013 A JP1135013 A JP 1135013A JP 13501389 A JP13501389 A JP 13501389A JP H02311702 A JPH02311702 A JP H02311702A
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- G—PHYSICS
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- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/10—STM [Scanning Tunnelling Microscopy] or apparatus therefor, e.g. STM probes
- G01Q60/16—Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- G—PHYSICS
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- Y10S977/86—Scanning probe structure
- Y10S977/871—Scanning probe structure with environmental regulation means
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は走査型トンネル顕微鏡装置に関し、特に温度変
化に対する安定性を改善した走査型トンネル顕微鏡装置
に係る。
化に対する安定性を改善した走査型トンネル顕微鏡装置
に係る。
走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）は、トンネル効果によ
って個体表面からしみ出してくる自由電子波（トンネル
電流）を利用することによって、物質表面における原子
の並びを走査顕微鏡的に観察するものである。自由電子
波の波長はコントロール可能な波動のうちで最も短く、
固体物質における原子間距離程度である。従って、ＳＴ
Ｍを用いることによって、固体試料表面における極微細
な構造データを得ることが可能である。
って個体表面からしみ出してくる自由電子波（トンネル
電流）を利用することによって、物質表面における原子
の並びを走査顕微鏡的に観察するものである。自由電子
波の波長はコントロール可能な波動のうちで最も短く、
固体物質における原子間距離程度である。従って、ＳＴ
Ｍを用いることによって、固体試料表面における極微細
な構造データを得ることが可能である。
ＳＴＭは、試料にトンネル電流を流すための針状チップ
電極と、該チップ電極保持するための支持体とを具備し
ている。初期のＳＴＭは、円筒形の支持体にチップ電極
を設けたチューブ型が一般的であった。しかし、近年で
はＬＳＩプロセスで用いられているマイクロファブリケ
ーションの技術を応用することにより、１ ｍｓ”以内
の領域に微小なチップ電極を形成したＳＴＭが提案され
ている（例えば、ＥＰ ０１９４３２３ Ａｌ ）。以
下では、マイクロッアプリケーションで形成されたこの
ようなＳＴＭを「μｍＳＴＭＪと呼ぶ。
電極と、該チップ電極保持するための支持体とを具備し
ている。初期のＳＴＭは、円筒形の支持体にチップ電極
を設けたチューブ型が一般的であった。しかし、近年で
はＬＳＩプロセスで用いられているマイクロファブリケ
ーションの技術を応用することにより、１ ｍｓ”以内
の領域に微小なチップ電極を形成したＳＴＭが提案され
ている（例えば、ＥＰ ０１９４３２３ Ａｌ ）。以
下では、マイクロッアプリケーションで形成されたこの
ようなＳＴＭを「μｍＳＴＭＪと呼ぶ。
また、アクチェータを設けることにより、数μの範囲で
走査可能としたμｍ８７Ｍも知られている。
走査可能としたμｍ８７Ｍも知られている。
その−例として、カンチレバー型のμｍ８７Ｍ （第３
回ＳＴＭ国際会議で発表されたもの）を第４図（Ａ）（
Ｂ）（Ｃ）に示す。
回ＳＴＭ国際会議で発表されたもの）を第４図（Ａ）（
Ｂ）（Ｃ）に示す。
第４図（Ａ）において、１は基板である。基板１として
はシリコン等の半導体基板が好ましい。
はシリコン等の半導体基板が好ましい。
基板１の頂面には、Ｘ方向アクチェータ２ｘ及びＹ方向
アクチェータ２Ｙが形成されている。両アクチェータ２
ｘ、２ｙは基板１の縁部から外方に延出され、その先端
は合体されている。アクチェータ２ｘ、２ｙの合体部表
面には、微小チップ電極３が突設されている。また、基
板１の表面には各種の配線４Ｘ〜６Ｘ、４Ｙ〜６Ｙ、７
が形成されている。
アクチェータ２Ｙが形成されている。両アクチェータ２
ｘ、２ｙは基板１の縁部から外方に延出され、その先端
は合体されている。アクチェータ２ｘ、２ｙの合体部表
面には、微小チップ電極３が突設されている。また、基
板１の表面には各種の配線４Ｘ〜６Ｘ、４Ｙ〜６Ｙ、７
が形成されている。
第４図（Ｂ）は、アクチェータ２Ｘ、２Ｙの横断面図で
ある。図示のように、各アクチェータは５ｉｎ２層８．
ＡΩ層９．圧電物質層１０．ＡΩ層１１．圧電物質層１
２．Ａｌ７ ＋ＡｕＡｌＢ１２なる積層体である。圧電
物質層１０．１２には、例えばＺｎＯやチタン酸ジルコ
ン酸鉛等が用いられる。Ａｇ層９，１１及びＡΩ＋Ａｕ
層１３は層圧３加用の電極で、これらの電極を介して圧
電物質層１０．１２に電圧を印加する。この電圧印加に
よって圧電層１０．１２は２４０人／Ｖ程度の変形を生
じる。従って、印加電圧を制御することによってアクチ
ェータ２Ｘ、２Ｙの変形を調節し、微小チップ電極３を
所定の微小範囲で走査することができる。
ある。図示のように、各アクチェータは５ｉｎ２層８．
ＡΩ層９．圧電物質層１０．ＡΩ層１１．圧電物質層１
２．Ａｌ７ ＋ＡｕＡｌＢ１２なる積層体である。圧電
物質層１０．１２には、例えばＺｎＯやチタン酸ジルコ
ン酸鉛等が用いられる。Ａｇ層９，１１及びＡΩ＋Ａｕ
層１３は層圧３加用の電極で、これらの電極を介して圧
電物質層１０．１２に電圧を印加する。この電圧印加に
よって圧電層１０．１２は２４０人／Ｖ程度の変形を生
じる。従って、印加電圧を制御することによってアクチ
ェータ２Ｘ、２Ｙの変形を調節し、微小チップ電極３を
所定の微小範囲で走査することができる。
第４図（Ｃ）は、上記カンチレバー型μｍＳＴＭの配線
状態を示す平面図である。図示のように、基板１の表面
には各種の配線が形成されている。配線４ｘ、５ｘ、６
ｘは、アクチェータ２ｘの電極９．１１．１３に夫々接
続されている。また、配線４Ｖ、５Ｙ、６Ｙは、アクチ
ェータ２Ｙの電極９．１１．１３に夫々接続されている
。配線７は微小チップ電極３に接続されている。更に、
各配線の基端部には、端子１４Ｘ〜１６ｘ、１４ｙ〜１
６Ｙ、１７が夫々形成されている。
状態を示す平面図である。図示のように、基板１の表面
には各種の配線が形成されている。配線４ｘ、５ｘ、６
ｘは、アクチェータ２ｘの電極９．１１．１３に夫々接
続されている。また、配線４Ｖ、５Ｙ、６Ｙは、アクチ
ェータ２Ｙの電極９．１１．１３に夫々接続されている
。配線７は微小チップ電極３に接続されている。更に、
各配線の基端部には、端子１４Ｘ〜１６ｘ、１４ｙ〜１
６Ｙ、１７が夫々形成されている。
上記カンチレバー形μｍＳＴＭを製造に際しては、まず
ＣＶＤ、スパッタ及びＰＥＰ等の技術を用いることによ
り、５層０２層８．Ａｊ７層９．圧電物質層１０．Ａｇ
層１１．圧電物質層１２．ＡｆＩ＋Ａｕ層１３の積層体
からなるアクチェータ２ Ｘ ｒ２Ｙを基板１上に形成
し、更に微小チップ電極３を形成する。次いで、基板１
の一部をエツチングにより除去することによって、アク
チェータ２ Ｘ ｒ２Ｙを図示のように基板１の縁部か
ら突出させる。
ＣＶＤ、スパッタ及びＰＥＰ等の技術を用いることによ
り、５層０２層８．Ａｊ７層９．圧電物質層１０．Ａｇ
層１１．圧電物質層１２．ＡｆＩ＋Ａｕ層１３の積層体
からなるアクチェータ２ Ｘ ｒ２Ｙを基板１上に形成
し、更に微小チップ電極３を形成する。次いで、基板１
の一部をエツチングにより除去することによって、アク
チェータ２ Ｘ ｒ２Ｙを図示のように基板１の縁部か
ら突出させる。
なお、微小チップ電極３は第５図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に
示すようにして形成される。即ち、まずアクチェータを
構成する圧電物質層１２の上に、Ｃｕ等の除去可能な物
質からなるスペーサ層２１およびＴｉ／Ｗからなるマス
ク層２２を形成する。
示すようにして形成される。即ち、まずアクチェータを
構成する圧電物質層１２の上に、Ｃｕ等の除去可能な物
質からなるスペーサ層２１およびＴｉ／Ｗからなるマス
ク層２２を形成する。
ＰＥＰによりマスク層２２に５μ程度の開孔を形成した
後、該マスク層をエツチングマスクとしてスペーサ層２
１をオーバーエツチングしてアンダーカットホール２３
を形成する。次いで、例えばＴａ等の金属を真空蒸着を
行なうことにより、第５図（Ｂ）に示したように、アン
ダーカットホール２３内には円錐形状のチップ電極３が
形成される。その後、スペーサ層２１をエツチングし、
第５図（Ｃ）に示すように、マスク層２２及びその上に
堆積したＴａ層をリフトオフすればよい。
後、該マスク層をエツチングマスクとしてスペーサ層２
１をオーバーエツチングしてアンダーカットホール２３
を形成する。次いで、例えばＴａ等の金属を真空蒸着を
行なうことにより、第５図（Ｂ）に示したように、アン
ダーカットホール２３内には円錐形状のチップ電極３が
形成される。その後、スペーサ層２１をエツチングし、
第５図（Ｃ）に示すように、マスク層２２及びその上に
堆積したＴａ層をリフトオフすればよい。
原子スケールの分解能をもったＳＴＭでは、より安定し
た高分解能を達成するために、振動および温度変化によ
る影響を充分に除去することが重要である。
た高分解能を達成するために、振動および温度変化によ
る影響を充分に除去することが重要である。
除振の点では、上記のμｍ８７Ｍは極めて優れている。
即ち、装置全体の大きさが小さいためトンネルプローブ
ユニットの共振周波数が高くなり、振動に対して非常に
強くできる。
ユニットの共振周波数が高くなり、振動に対して非常に
強くできる。
一方、温度変化による影響を除くことについては、通常
のＳＴＭでは従来検討されているが、μｍ８７Ｍではあ
まり検討されていない。
のＳＴＭでは従来検討されているが、μｍ８７Ｍではあ
まり検討されていない。
上記事情に鑑み、本発明の課題は、温度変化による影響
を除去することによって、より安定した高分解能のμｍ
８７Ｍ装置を提供することである。
を除去することによって、より安定した高分解能のμｍ
８７Ｍ装置を提供することである。
上記の課題を達成するために、本発明ではアクチュエー
タの近傍に温度制御手段を設けることとした。
タの近傍に温度制御手段を設けることとした。
即ち、本発明による走査型トンネル顕微鏡装置は、試料
を載置するための試料台と、前記試料表面を走査してト
ンネル電流を検出するた、めの探触針と、該探触針を先
端に配置した三次元アクチュエータと、該三次元アクチ
ュエータの近傍に配置された温度制御手段とを具備した
ことを特徴とするものである。
を載置するための試料台と、前記試料表面を走査してト
ンネル電流を検出するた、めの探触針と、該探触針を先
端に配置した三次元アクチュエータと、該三次元アクチ
ュエータの近傍に配置された温度制御手段とを具備した
ことを特徴とするものである。
本発明における温度制御手段としては、温度制御された
媒体を循環させるようにした温度制御装置、またはベル
チェ素子等を用いることができる。
媒体を循環させるようにした温度制御装置、またはベル
チェ素子等を用いることができる。
特に、ベルチェ素子が好ましい。
ベルチェ素子は、半導体のペルチェ効果を利用した熱電
冷却素子である。この素子は、電圧を印加することによ
って温度制御を行うことができ、従来から種々の分野で
広く用いられているものである。市販されているベルチ
ェ素子の寸法は、４ ｍｍＸ ４ ｍｎ＋ 〜３０＋ｎ
ａＸ ３（ｌｎＩＩ１ｍ程度で、厚さも積層して用いな
ければ２〜５ＩＷＩ５程度である。
冷却素子である。この素子は、電圧を印加することによ
って温度制御を行うことができ、従来から種々の分野で
広く用いられているものである。市販されているベルチ
ェ素子の寸法は、４ ｍｍＸ ４ ｍｎ＋ 〜３０＋ｎ
ａＸ ３（ｌｎＩＩ１ｍ程度で、厚さも積層して用いな
ければ２〜５ＩＷＩ５程度である。
ベルチェ素子等の温度制御手段は、チップ電極およびア
クチュエータの動きを妨げないように、その近傍に貼り
付ける。既述の説明から明らかなように、μｍＳＴＭに
おけるチップ電極の近傍は平坦であるため、この貼り付
けが可能である。また、ベルチェ素子は可動部がなく、
振動の問題を生じない利点を有する。更に、μｍ５ＴＨ
の熱負荷容量にもよるが、ベルチェ素子は非常に小さい
構成でも０〜約７０℃程度の温度差を生じさせ得る等の
多くの利点を有するため、本発明において好ましく用い
ることができる。
クチュエータの動きを妨げないように、その近傍に貼り
付ける。既述の説明から明らかなように、μｍＳＴＭに
おけるチップ電極の近傍は平坦であるため、この貼り付
けが可能である。また、ベルチェ素子は可動部がなく、
振動の問題を生じない利点を有する。更に、μｍ５ＴＨ
の熱負荷容量にもよるが、ベルチェ素子は非常に小さい
構成でも０〜約７０℃程度の温度差を生じさせ得る等の
多くの利点を有するため、本発明において好ましく用い
ることができる。
本発明において、ベルチェ素子等の温度制御手段による
設定温度は特に限定されない。即ち、通常は室温付近に
設定されることが多いが、場合によっては０℃以下の低
温や１００℃以上の恒温に設定することも可能である。
設定温度は特に限定されない。即ち、通常は室温付近に
設定されることが多いが、場合によっては０℃以下の低
温や１００℃以上の恒温に設定することも可能である。
本発明の走査型トンネル顕微鏡装置では、チップ電極お
よびアクチュエータ近傍に設けた温度調節手段が温度変
化による影響を排除する。
よびアクチュエータ近傍に設けた温度調節手段が温度変
化による影響を排除する。
第１図は、本発明の一実施例になるμｍ８７Ｍ装置を示
している。同図において、３１は基板ブロックである。
している。同図において、３１は基板ブロックである。
基板ブロック３１にはアクチュエータ３２が設けられ、
該アクチュエータの先端にはチップ電極３３が形成され
ている。この部分３１〜３３の構成は基本的に第４図に
示したμｍＳＴＭと同じであるが、他の構成をもったμ
ｍ８ＴＨであってもよい。基板ブロック３１の表面には
、各種の配線が形成されている。
該アクチュエータの先端にはチップ電極３３が形成され
ている。この部分３１〜３３の構成は基本的に第４図に
示したμｍＳＴＭと同じであるが、他の構成をもったμ
ｍ８ＴＨであってもよい。基板ブロック３１の表面には
、各種の配線が形成されている。
μｍ５ＴＨの基板ブロック３１の裏面には、熱伝導性に
優れた金属からなる温度媒体３４が接合され、該温度媒
体上にはベルチェ素子３５が取り付けられている。ペル
チェ索子３５には放熱フィン３６が設けられている。ま
た、温度媒体３４の内部には、サーミスタ等の温度セン
サ３７が挿入されている。該温度センサ３７および前記
ベルチェ素子３５は温度コントロール回路３８に接続さ
れてフィードバックが形成され、温度媒体３４を一定の
温度に保持するように動作する。なお、温度センサ３７
としては電気的な出力が得られるものであれば、サーミ
スタ以外のものでも使用可能である。
優れた金属からなる温度媒体３４が接合され、該温度媒
体上にはベルチェ素子３５が取り付けられている。ペル
チェ索子３５には放熱フィン３６が設けられている。ま
た、温度媒体３４の内部には、サーミスタ等の温度セン
サ３７が挿入されている。該温度センサ３７および前記
ベルチェ素子３５は温度コントロール回路３８に接続さ
れてフィードバックが形成され、温度媒体３４を一定の
温度に保持するように動作する。なお、温度センサ３７
としては電気的な出力が得られるものであれば、サーミ
スタ以外のものでも使用可能である。
例えば、使用温度範囲に応じて白金センサ、熱雷対等の
温度センサを用いることができる。
温度センサを用いることができる。
アクチュエータ３２を走査するために基板ブロック３１
の表面に形成された配線は、走査駆動回路３９に接続さ
れ、駆動回路３９は走査制御回路４０に接続されている
。これらの回路３９．４０によって、カンチレバー型の
アクチュエータ３２が変形され、チップ電極３３は微小
範囲で走査される。また、チップ電極３３に接続されて
いる配線は、トンネル電流検出増幅回路４１に接続され
、該検出増幅回路４１はバイアス電圧調整回路４２に接
続されている。これらの回路４１．４２によって、チッ
プ電極３３に印加されるバイアス電圧が調整され、且つ
トンネル電流の検出および増幅が行われる。
の表面に形成された配線は、走査駆動回路３９に接続さ
れ、駆動回路３９は走査制御回路４０に接続されている
。これらの回路３９．４０によって、カンチレバー型の
アクチュエータ３２が変形され、チップ電極３３は微小
範囲で走査される。また、チップ電極３３に接続されて
いる配線は、トンネル電流検出増幅回路４１に接続され
、該検出増幅回路４１はバイアス電圧調整回路４２に接
続されている。これらの回路４１．４２によって、チッ
プ電極３３に印加されるバイアス電圧が調整され、且つ
トンネル電流の検出および増幅が行われる。
温度コントロール回路３８９μｍＳＴＭ走査制御回路４
０．トンネル電流検出増幅回路４１．バイアス電圧調整
回路４２は、夫々コンピュータ４３に接続されている。
０．トンネル電流検出増幅回路４１．バイアス電圧調整
回路４２は、夫々コンピュータ４３に接続されている。
コンピュータ４３は、この実施例のμｍＳＴＭ装置全体
を制御する。このコンピュータ４３は測定結果をモニタ
ー４４に出力する。
を制御する。このコンピュータ４３は測定結果をモニタ
ー４４に出力する。
μｍＳＴＭ３１，３２．３３の下方には、試料５０を載
置するための試料台４５が設けられている。
置するための試料台４５が設けられている。
該試料台４５は粗動ＸＹステージとして構成されており
、これによってアクチュエータ３２の走査範囲外にまで
チップ電極３３を走査することが可能とされている。
、これによってアクチュエータ３２の走査範囲外にまで
チップ電極３３を走査することが可能とされている。
なお、上記実施例における温度媒体４５を設ける理由は
、μｍ８７Ｍ３１〜３３が非常に薄く、温度センサ３７
より薄い場合がほとんどであるため、チップ電極３３が
温度センサよりも試料側に位置させるためである。従っ
て、μｍ８７Ｍよりも薄い温度センサを用いれば、温度
媒体４５は必ずしも必要とされない。
、μｍ８７Ｍ３１〜３３が非常に薄く、温度センサ３７
より薄い場合がほとんどであるため、チップ電極３３が
温度センサよりも試料側に位置させるためである。従っ
て、μｍ８７Ｍよりも薄い温度センサを用いれば、温度
媒体４５は必ずしも必要とされない。
上記実施例のμｍＳＴＭ装置においては、ベルチェ素子
３５を設けたことによって、雰囲気温度の変化による影
響を防止できるのみならず、Ｂ −３ＴＭ自体から発生
する熱の影響をも排除して安定な高分解能を得ることが
できる。例えば、８７Ｍ像の経時変化を測定する場合に
はアクチュエータ３２を長時間走査しなければならず、
かなりの熱を発生するが、ペルチェ−素子５３による冷
却効果によってこの熱の影響を排除することができる。
３５を設けたことによって、雰囲気温度の変化による影
響を防止できるのみならず、Ｂ −３ＴＭ自体から発生
する熱の影響をも排除して安定な高分解能を得ることが
できる。例えば、８７Ｍ像の経時変化を測定する場合に
はアクチュエータ３２を長時間走査しなければならず、
かなりの熱を発生するが、ペルチェ−素子５３による冷
却効果によってこの熱の影響を排除することができる。
また、基板ブロック３１にＳｌ−ウェハーを用いること
により、該基板上にトンネル電流検出用のプリアンプ等
を作成することも可能であるが、その場合に、当該ブリ
アンンブ等の温度による特性変化を防止して安定した出
力信号を得ることができる。
により、該基板上にトンネル電流検出用のプリアンプ等
を作成することも可能であるが、その場合に、当該ブリ
アンンブ等の温度による特性変化を防止して安定した出
力信号を得ることができる。
第２図は、本発明の他の実施例を示している。
同図において、第１図と同一の部分には同一の参照番号
を付して説明を省略する。図示のように、この実施例で
は試料台４５にも、μｍ８７Ｍと同様の冷却手段を設け
である。即ち、試料台４５表面には放熱フィン３６′、
ベルチェ素子３５′、温度媒体３４′が積層されている
。温度媒体３４′には温度センサ３７′が挿入されてい
る。そして、試料５０は温度媒体３４′上に載置される
ようになっている。それ以外の構成は、第１図の実施例
と全く同じである。
を付して説明を省略する。図示のように、この実施例で
は試料台４５にも、μｍ８７Ｍと同様の冷却手段を設け
である。即ち、試料台４５表面には放熱フィン３６′、
ベルチェ素子３５′、温度媒体３４′が積層されている
。温度媒体３４′には温度センサ３７′が挿入されてい
る。そして、試料５０は温度媒体３４′上に載置される
ようになっている。それ以外の構成は、第１図の実施例
と全く同じである。
この実施例ではμｍ８７Ｍだけでなく、試料側をもベル
チェ素子３５′で温度制御しているため、二つのベルチ
ェ素子３５．３５’の間では上下方向に殆ど温度勾配を
生じないようにすることができる。従って、この実施例
によれば更に高い温度制御下での観察が可能である。
チェ素子３５′で温度制御しているため、二つのベルチ
ェ素子３５．３５’の間では上下方向に殆ど温度勾配を
生じないようにすることができる。従って、この実施例
によれば更に高い温度制御下での観察が可能である。
第１図および第２図の何れの実施例においても、冷却手
段としてベルチェ素子を用いたが、記述したように他の
冷却手段を用いることも可能である。
段としてベルチェ素子を用いたが、記述したように他の
冷却手段を用いることも可能である。
第３図はその一例を示している。同図において、３４は
第１図および第２図の実施例におけると同様の温度媒体
で、その内部には温度センサ３７が挿入されている。ま
た、温度媒体３４の内部には温度制御媒体のための通路
４６が形成されている。
第１図および第２図の実施例におけると同様の温度媒体
で、その内部には温度センサ３７が挿入されている。ま
た、温度媒体３４の内部には温度制御媒体のための通路
４６が形成されている。
該通路４６には循環バイブ４７が接続されており、該パ
イプ４７を介して温度制御された液体または気体が通路
４６内に循環される。こうして、温度媒体３４を一定温
度に保持することによって、その下面に固定されるμｍ
５ＴＨの温度変化を防止することができる。
イプ４７を介して温度制御された液体または気体が通路
４６内に循環される。こうして、温度媒体３４を一定温
度に保持することによって、その下面に固定されるμｍ
５ＴＨの温度変化を防止することができる。
以上詳述したように、本発明の走査型トンネル顕微鏡装
置は温度変化の影響を排除できるため、安定した高分解
能を得ることができる。
置は温度変化の影響を排除できるため、安定した高分解
能を得ることができる。
このため、例えば電荷密度波（ＣＤＷ）のＳＴＨによる
観ｉ１？Ｊ （例えば、“Ｃｈａｒｇｅ−ｄｅｎｓｉｔ
ｙ−ｗａｖｅｓ ５ｔｕｄｉｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ
ｕｓｅ ｏｆ ａ ｓｃａｎｎｉｎｇｔｕｎｎｅｌｉｎ
ｇ ｍ１ｃｒｏｓｃｏｐｅ” ； Ｐｈｙｓｉｃ
ａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ；ｖｏＩＪ４．ｎｏ、２．
ｐ９９４（１９８Ｂ））において特に効果的である。即
ち、この場合、ＩＴ−ＴａＳ２（タンクルサルファイド
）等は室温付近と８０℃付近とでは夫々ＮＣＣＤＩｆ
（整合に近い不整合）とＩＣＤＷ （不整合）となって
差を生じることが知られている。従って、その測定には
極めて高度の温度制御が必要とされる。ところが、従来
のチューブ型スキャナやトライポット等を用いたＳＴＭ
では、針側の温度を性格にコントロールする手段がなく
、ＳＴＭ装置全体を恒温槽中に収容して測定する以外に
良い方法がなかった。これに対し、本発明ではμｍ８７
Ｍと温度制御素子とを組み合わせることによって、非常
に簡単に且つ高精度の測定を行うことが初めて可能とな
る。
観ｉ１？Ｊ （例えば、“Ｃｈａｒｇｅ−ｄｅｎｓｉｔ
ｙ−ｗａｖｅｓ ５ｔｕｄｉｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ
ｕｓｅ ｏｆ ａ ｓｃａｎｎｉｎｇｔｕｎｎｅｌｉｎ
ｇ ｍ１ｃｒｏｓｃｏｐｅ” ； Ｐｈｙｓｉｃ
ａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ；ｖｏＩＪ４．ｎｏ、２．
ｐ９９４（１９８Ｂ））において特に効果的である。即
ち、この場合、ＩＴ−ＴａＳ２（タンクルサルファイド
）等は室温付近と８０℃付近とでは夫々ＮＣＣＤＩｆ
（整合に近い不整合）とＩＣＤＷ （不整合）となって
差を生じることが知られている。従って、その測定には
極めて高度の温度制御が必要とされる。ところが、従来
のチューブ型スキャナやトライポット等を用いたＳＴＭ
では、針側の温度を性格にコントロールする手段がなく
、ＳＴＭ装置全体を恒温槽中に収容して測定する以外に
良い方法がなかった。これに対し、本発明ではμｍ８７
Ｍと温度制御素子とを組み合わせることによって、非常
に簡単に且つ高精度の測定を行うことが初めて可能とな
る。
第１図は本発明の一実施例になるμｍＳＴＭ装置を示す
図、第２図は本発明の他の実施例になるμ−８ＴＭ装置
を示す図、第３図は本発明に用いる冷却手段の他の例を
示す図、第４図は従来のμｍ５ＴＨの構造を示す図、第
５図はμｍ５ＴＨの微小チップ電極を形成できる公知の
方法を示す図である。 ３１・・・基板ブロック、３２・・・アクチュエータ、
３３・・・微小チップ電極、３４・・・温度媒体、３５
・・・ペルチェ素子、３６・・・放熱フィン、３７・・
・温度センサ、４５・・・試料台、４６・・・温度制御
媒体通路、４７・・・循環パイプ、５０・・・試料出願
人代理人 弁理士 坪井 淳 第２図 第３図
図、第２図は本発明の他の実施例になるμ−８ＴＭ装置
を示す図、第３図は本発明に用いる冷却手段の他の例を
示す図、第４図は従来のμｍ５ＴＨの構造を示す図、第
５図はμｍ５ＴＨの微小チップ電極を形成できる公知の
方法を示す図である。 ３１・・・基板ブロック、３２・・・アクチュエータ、
３３・・・微小チップ電極、３４・・・温度媒体、３５
・・・ペルチェ素子、３６・・・放熱フィン、３７・・
・温度センサ、４５・・・試料台、４６・・・温度制御
媒体通路、４７・・・循環パイプ、５０・・・試料出願
人代理人 弁理士 坪井 淳 第２図 第３図
Claims (3)
- （１）試料を載置するための試料台と、前記試料表面を
走査してトンネル電流を検出するための探触針と、該探
触針を先端に配置した三次元アクチュエータと、該三次
元アクチュエータの近傍に配置された温度制御手段とを
具備したことを特徴とする走査型トンネル顕微鏡装置。 - （２）前記三次元アクチュエータは、半導体基板上にマ
イクロファブリケーションにより作成されたカンチレバ
ーであることを特徴とする請求項１に記載の走査型トン
ネル顕微鏡装置装置。 - （３）前記試料台の近傍に、第二の温度制御手段を設置
したことを特徴とする請求項１に記載の走査型トンネル
顕微鏡装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1135013A JPH02311702A (ja) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | 走査型トンネル顕微鏡装置 |
| US07/525,076 US5047637A (en) | 1989-05-29 | 1990-05-17 | Atomic probe type microscope apparatus |
| DE69011418T DE69011418T2 (de) | 1989-05-29 | 1990-05-28 | Mikroskopische Vorrichtung mit atomarem Sensor. |
| EP90110088A EP0400541B1 (en) | 1989-05-29 | 1990-05-28 | Atomic probe type microscope apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1135013A JPH02311702A (ja) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | 走査型トンネル顕微鏡装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02311702A true JPH02311702A (ja) | 1990-12-27 |
Family
ID=15141893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1135013A Pending JPH02311702A (ja) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | 走査型トンネル顕微鏡装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5047637A (ja) |
| EP (1) | EP0400541B1 (ja) |
| JP (1) | JPH02311702A (ja) |
| DE (1) | DE69011418T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012032389A (ja) * | 2010-07-08 | 2012-02-16 | Japan Advanced Institute Of Science & Technology Hokuriku | 高速走査型プローブ顕微鏡 |
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Family Cites Families (3)
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1989
- 1989-05-29 JP JP1135013A patent/JPH02311702A/ja active Pending
-
1990
- 1990-05-17 US US07/525,076 patent/US5047637A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-05-28 DE DE69011418T patent/DE69011418T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-05-28 EP EP90110088A patent/EP0400541B1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69011418D1 (de) | 1994-09-15 |
| EP0400541B1 (en) | 1994-08-10 |
| EP0400541A1 (en) | 1990-12-05 |
| US5047637A (en) | 1991-09-10 |
| DE69011418T2 (de) | 1994-12-15 |
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