JPH0416701A - 走査型トンネル顕微鏡用探針 - Google Patents
走査型トンネル顕微鏡用探針Info
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- JPH0416701A JPH0416701A JP2121001A JP12100190A JPH0416701A JP H0416701 A JPH0416701 A JP H0416701A JP 2121001 A JP2121001 A JP 2121001A JP 12100190 A JP12100190 A JP 12100190A JP H0416701 A JPH0416701 A JP H0416701A
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、走査型トンネル顕微鏡において、検出部に
用いる検出探針に関する。
用いる検出探針に関する。
先端を尖らせた金属棒の先端部にダイアモンド粒を積層
させて絶縁皮膜を成形し、その最先端部のみに導電性元
素をドーピングして最先端部のみ局所的に導電性を付与
したものであり、産業上有益な分析機器および走査型ト
ンネル顕微鏡用探針である。
させて絶縁皮膜を成形し、その最先端部のみに導電性元
素をドーピングして最先端部のみ局所的に導電性を付与
したものであり、産業上有益な分析機器および走査型ト
ンネル顕微鏡用探針である。
溶液中に於いて、試料表面と検出探針先端部間に流れる
トンネル電流を検出し、トンネル電流が一定になるよう
に、試料表面と検出探針先端部間の微小距離を制御して
、原子構造を観察する走査型トンネル顕微鏡においては
、分解能は、探針の先端部状態で決まり、分解能を上げ
るためには、より鋭い探針の形成が必要である。また溶
液中で動作させるためトンネル電流が流れる最先端部以
外は絶縁性が無いと溶液と探針間に電流が流れ、真のト
ンネル電流が検出できなくなる。このため従来は、白金
やタングステン棒の先端を機械的な研磨により円錐状に
尖らせたものや、電解研磨により先端をとがらせ、この
状態のうえに低融点ガラス等で絶縁膜を形成し、その最
先端部の絶縁膜を機械的に除去して局部的に導電性を付
与して使用していた。
トンネル電流を検出し、トンネル電流が一定になるよう
に、試料表面と検出探針先端部間の微小距離を制御して
、原子構造を観察する走査型トンネル顕微鏡においては
、分解能は、探針の先端部状態で決まり、分解能を上げ
るためには、より鋭い探針の形成が必要である。また溶
液中で動作させるためトンネル電流が流れる最先端部以
外は絶縁性が無いと溶液と探針間に電流が流れ、真のト
ンネル電流が検出できなくなる。このため従来は、白金
やタングステン棒の先端を機械的な研磨により円錐状に
尖らせたものや、電解研磨により先端をとがらせ、この
状態のうえに低融点ガラス等で絶縁膜を形成し、その最
先端部の絶縁膜を機械的に除去して局部的に導電性を付
与して使用していた。
以上に示した従来の製法による探針に於いて、最先端部
の絶縁膜を機械的に除去する段階でせっかく尖らせた探
針の先端形状をだれさせてしまいその結果、鋭い先端形
状が得られないとか、絶縁膜が必要以上に除去されて、
導電性のある部分の面積が大きくなり、溶液中での測定
に用いた場合には溶液と探針間に流れる電流が、トンネ
ル電流よりはるかに大きくなり、真のトンネル電流が検
出できないという問題があった。
の絶縁膜を機械的に除去する段階でせっかく尖らせた探
針の先端形状をだれさせてしまいその結果、鋭い先端形
状が得られないとか、絶縁膜が必要以上に除去されて、
導電性のある部分の面積が大きくなり、溶液中での測定
に用いた場合には溶液と探針間に流れる電流が、トンネ
ル電流よりはるかに大きくなり、真のトンネル電流が検
出できないという問題があった。
上記の問題点を解決するために、この発明は、先端を尖
らせた金属棒の先端部にダイアモンドの粒を積層させ、
最先端部のみ局所的に導電性元素をドーピングしてダイ
アモンドの粒の角部が最先端になるようにし、極めて鋭
く、硬く、かつ最先端部以外は絶縁性を有する探針を作
製する事を可能にした。
らせた金属棒の先端部にダイアモンドの粒を積層させ、
最先端部のみ局所的に導電性元素をドーピングしてダイ
アモンドの粒の角部が最先端になるようにし、極めて鋭
く、硬く、かつ最先端部以外は絶縁性を有する探針を作
製する事を可能にした。
上記に示した方法により探針を作製することにより探針
の最先端がダイアモンド粒の角部となるため、極めて鋭
い先端を有し、また最先端部以外は絶縁性を有するため
溶液中でトンネル電流を安定して検出できる探針を作製
する事が可能になった。さらに先端が硬いダイアモンド
であるため測定中に探針とサンプルが接触しても探針先
端の鋭い形状が失われないという利点も有する。
の最先端がダイアモンド粒の角部となるため、極めて鋭
い先端を有し、また最先端部以外は絶縁性を有するため
溶液中でトンネル電流を安定して検出できる探針を作製
する事が可能になった。さらに先端が硬いダイアモンド
であるため測定中に探針とサンプルが接触しても探針先
端の鋭い形状が失われないという利点も有する。
本実施例は、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）の検出部
に用いた検出探針に関する物で、以下図面に基づいて説
明していく事とする。第２図に示す探針製作工程に従い
、まず、探針金属部１となるロッド線を任意の長さに切
断しく本実施例では、１ｍｍのステンレス製ロッド線を
２０書麿長に切断）、先端を機械研磨により円錐状に加
工した後、ダイアモンド粒の析出密度を上げるための傷
を円錐状部につけ、ダイアモンド合成を行いダイアモン
ド積層部２を形成した。
に用いた検出探針に関する物で、以下図面に基づいて説
明していく事とする。第２図に示す探針製作工程に従い
、まず、探針金属部１となるロッド線を任意の長さに切
断しく本実施例では、１ｍｍのステンレス製ロッド線を
２０書麿長に切断）、先端を機械研磨により円錐状に加
工した後、ダイアモンド粒の析出密度を上げるための傷
を円錐状部につけ、ダイアモンド合成を行いダイアモン
ド積層部２を形成した。
ダイアモンド合成は、水素と炭化水素の混合ガスのマイ
クロ波無極放電を用いてダイアモンドを析出する方法（
マイクロ波プラズマ−ＣＶＤ法）により行った。ダイア
モンド析出には、第３図に示した装置を用い、析出条件
としては、第１表に示す内容で行った。
クロ波無極放電を用いてダイアモンドを析出する方法（
マイクロ波プラズマ−ＣＶＤ法）により行った。ダイア
モンド析出には、第３図に示した装置を用い、析出条件
としては、第１表に示す内容で行った。
第１表 合成条件
反応室圧 ３ＱＴｏ ｒ ｒ水素ガス流量
２９９Ｓｃｃｍ メタンガス流量 ０．６Ｓｃｃｍ （水素、メタン比率）９９．８％、０．２％マイクロ波
出力 ５００Ｗ マイクロ波周波数 ２．５４ＧＨｚ 反応温度 ８５０〜９００℃反応時間
４時間 次に、このダイヤモンドの最先端部３ａに導電性をもた
せる為、ダイヤモンド粒の表面をスパッタクリーニング
した後、Ｃｒをイオン注入し、導電性元素注入部３を形
成した。Ｃｒの注入量は、２ｘｌＯ”１ｏｎｓ／ｃｊ
Ｃｒイオン注入加速電圧を１５０ｋｖ、探針温度を２
００℃に設定して行った。また最先端部に集中するため
にビーム径を数μｍ以下に絞り先端部に集中させた。イ
オンビームは突起部に集中する傾向があるため比較的容
易に先端部に集中部にドーピングする事が可能である。
２９９Ｓｃｃｍ メタンガス流量 ０．６Ｓｃｃｍ （水素、メタン比率）９９．８％、０．２％マイクロ波
出力 ５００Ｗ マイクロ波周波数 ２．５４ＧＨｚ 反応温度 ８５０〜９００℃反応時間
４時間 次に、このダイヤモンドの最先端部３ａに導電性をもた
せる為、ダイヤモンド粒の表面をスパッタクリーニング
した後、Ｃｒをイオン注入し、導電性元素注入部３を形
成した。Ｃｒの注入量は、２ｘｌＯ”１ｏｎｓ／ｃｊ
Ｃｒイオン注入加速電圧を１５０ｋｖ、探針温度を２
００℃に設定して行った。また最先端部に集中するため
にビーム径を数μｍ以下に絞り先端部に集中させた。イ
オンビームは突起部に集中する傾向があるため比較的容
易に先端部に集中部にドーピングする事が可能である。
このことにより、第１図に示すように先端部が絶縁性を
有し、かつ最先端部３ａのみ導電性を有する探針を得る
事ができた。試料とのトンネル電流は、導電性元素注入
部３、探針金属部１を通じて検出することができる。そ
して本実施例で得られた透明な炭素膜をレーザーラマン
散乱スペクトルにより、分析しダイアモンドが確かに析
出している事を確認した。
有し、かつ最先端部３ａのみ導電性を有する探針を得る
事ができた。試料とのトンネル電流は、導電性元素注入
部３、探針金属部１を通じて検出することができる。そ
して本実施例で得られた透明な炭素膜をレーザーラマン
散乱スペクトルにより、分析しダイアモンドが確かに析
出している事を確認した。
さらにこの探針をＳＴＭに取り付はグラファイトが明瞭
に観察できることから先端部の導電性が確認できた。ま
たこの探針を電解液中に浸し電解液と探針間に電圧を加
え流れる電流値を測定した。
に観察できることから先端部の導電性が確認できた。ま
たこの探針を電解液中に浸し電解液と探針間に電圧を加
え流れる電流値を測定した。
この結果電流値は０．１ｎＡ以下と極めて小さいことが
確認され、電解液中でのＳＴＭ測定にはまったく問題の
無い事が確認された。電流値は導電部の表面積に比例す
るがこの結果から先端の極−部分のみに導電性があり他
の部分は絶縁されている事が明らかとなった。
確認され、電解液中でのＳＴＭ測定にはまったく問題の
無い事が確認された。電流値は導電部の表面積に比例す
るがこの結果から先端の極−部分のみに導電性があり他
の部分は絶縁されている事が明らかとなった。
この発明によると以下説明したように、先端を尖らせた
金属棒の先端部にダイアモンドで絶縁膜を形成【７、こ
れの最先端部のみに局所的に導電性元素をドーピングす
ることにより電解液中で安定にトンネル電流を検出する
事のできるＳＴＭ用探針を作製することが可能となった
。
金属棒の先端部にダイアモンドで絶縁膜を形成【７、こ
れの最先端部のみに局所的に導電性元素をドーピングす
ることにより電解液中で安定にトンネル電流を検出する
事のできるＳＴＭ用探針を作製することが可能となった
。
第２図は探針製造工程図、第３図はダイアモンド合成装
置、第１図は本発明による探針先端部を示すものである
。 １・・・探針金属部 ２・・・ダイアモンド粒の積層部 ３・・・導電性元素注入部 以 上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助本多６日月のＴ
１↑↑ｔ＠ず１区 第１図 ａｎ １枢づγ １博４「トｑ 第２ＷＪ
置、第１図は本発明による探針先端部を示すものである
。 １・・・探針金属部 ２・・・ダイアモンド粒の積層部 ３・・・導電性元素注入部 以 上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助本多６日月のＴ
１↑↑ｔ＠ず１区 第１図 ａｎ １枢づγ １博４「トｑ 第２ＷＪ
Claims (1)
- 先端を尖らせた金属棒の先端部にダイアモンド粒を積層
させて絶縁皮膜を形成し、その最先端部のみに導電性元
素をドーピングして最先端部のみ局所的に導電性を付与
したことを特徴とする走査型トンネル顕微鏡用探針。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2121001A JP2976124B2 (ja) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | 走査型トンネル顕微鏡用探針 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2121001A JP2976124B2 (ja) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | 走査型トンネル顕微鏡用探針 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0416701A true JPH0416701A (ja) | 1992-01-21 |
| JP2976124B2 JP2976124B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=14800327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2121001A Expired - Fee Related JP2976124B2 (ja) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | 走査型トンネル顕微鏡用探針 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2976124B2 (ja) |
-
1990
- 1990-05-10 JP JP2121001A patent/JP2976124B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2976124B2 (ja) | 1999-11-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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