JPH02243906A - 補助電極付き走査型トンネル顕微鏡用探針 - Google Patents
補助電極付き走査型トンネル顕微鏡用探針Info
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- JPH02243906A JPH02243906A JP1063556A JP6355689A JPH02243906A JP H02243906 A JPH02243906 A JP H02243906A JP 1063556 A JP1063556 A JP 1063556A JP 6355689 A JP6355689 A JP 6355689A JP H02243906 A JPH02243906 A JP H02243906A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
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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ｙ１鏡等、試料表面に探針を
近づけ、探針先端より流れる電流を検出する表面解析装
置の探針の構造に関するものである。
近づけ、探針先端より流れる電流を検出する表面解析装
置の探針の構造に関するものである。
（従来の技術）
従来の走査型トンネル顕微鏡では探針のみが試料表面に
突き出る構造になっており、探針先端近傍での電界制御
という観点からの配慮はなされていなかった。
突き出る構造になっており、探針先端近傍での電界制御
という観点からの配慮はなされていなかった。
（発明が解決しようとする問題点）
このため大気中または真空中での測定においては、探針
先端や試料表面に移動可能なイオンが吸着していると、
イオンの移動や振動が雑音として観測され、測定精度を
悪化させる原因となっていた。さらに電解質溶液中で観
測する場合には、探針側面から溶液への漏れ電流を防止
するために。
先端や試料表面に移動可能なイオンが吸着していると、
イオンの移動や振動が雑音として観測され、測定精度を
悪化させる原因となっていた。さらに電解質溶液中で観
測する場合には、探針側面から溶液への漏れ電流を防止
するために。
先端部以外を絶縁物でおおっている。しかしトンネル電
流に寄与している先端微小部だけを残して絶縁物で探針
をおおうことは、事実上不可能で２溶液への漏れ電流も
トンネル電流に加算されてしまうため、測定精度を悪化
させ、信頼性も低下している。
流に寄与している先端微小部だけを残して絶縁物で探針
をおおうことは、事実上不可能で２溶液への漏れ電流も
トンネル電流に加算されてしまうため、測定精度を悪化
させ、信頼性も低下している。
（問題点を解決するための手段）
本発明では探針の周囲に補助電極を設置し、測定前に探
針と補助電極の間で電界イオン放射を行ない、探針先端
部の可動性イオンの除去を行なうことができる。さらに
測定中は補助電極に適当な電圧を印加して探針先端近傍
の電界を制御することにより 電解質溶液中においては
探針側面からの漏れ電流を減少させ、大気中においては
試料表面の移動可能なイオンが探針先端直下で動き回る
ことを防止しようというものである。
針と補助電極の間で電界イオン放射を行ない、探針先端
部の可動性イオンの除去を行なうことができる。さらに
測定中は補助電極に適当な電圧を印加して探針先端近傍
の電界を制御することにより 電解質溶液中においては
探針側面からの漏れ電流を減少させ、大気中においては
試料表面の移動可能なイオンが探針先端直下で動き回る
ことを防止しようというものである。
（実施例）
第１図は本発明の基本的な配置を示す断面図で、第２図
は試料４を除いた外観図である。探針１の周囲に探針ｌ
を囲むように補助電極３を配置する。
は試料４を除いた外観図である。探針１の周囲に探針ｌ
を囲むように補助電極３を配置する。
補助電極３は探針１を中心とする中空円板ないしは中空
円筒が合理的な形状と考えられるが、特定の形をしてい
る必要はない、絶縁物２は、電解質溶液中の測定におい
ては、探針側面からの漏れ電流を防止する役割を果たし
、不可欠であるが、大気中の測定においては、補助電極
３を探針１に固定する手段が確保されていれば、必ずし
も必要と言う訳ではない、補助電極３と探針ｌの距離は
信号電流の測定を乱さない限り、近いことが望ましく、
補助電極３の内径と補助電極３を含む平面内の探針ｌの
外径の差を数十μｍ以内に納めないと効果が激減する。
円筒が合理的な形状と考えられるが、特定の形をしてい
る必要はない、絶縁物２は、電解質溶液中の測定におい
ては、探針側面からの漏れ電流を防止する役割を果たし
、不可欠であるが、大気中の測定においては、補助電極
３を探針１に固定する手段が確保されていれば、必ずし
も必要と言う訳ではない、補助電極３と探針ｌの距離は
信号電流の測定を乱さない限り、近いことが望ましく、
補助電極３の内径と補助電極３を含む平面内の探針ｌの
外径の差を数十μｍ以内に納めないと効果が激減する。
以下に具体的な使い方について述べる。まず探針の先端
を電界イオン放射により清浄化するには、真空中におい
て探針ｌと補助電極３の間に電界イオン放射に必要なパ
ルス状の電圧をかけると吸着イオンが電界脱離する。実
際には吸着イオンのみでなく、探針を構成している金属
原子の一部も電界蒸発する事が考えられるが、それによ
り清浄で鋭利な先端突起部が得られれば、安定な表面像
が観察可能になる。
を電界イオン放射により清浄化するには、真空中におい
て探針ｌと補助電極３の間に電界イオン放射に必要なパ
ルス状の電圧をかけると吸着イオンが電界脱離する。実
際には吸着イオンのみでなく、探針を構成している金属
原子の一部も電界蒸発する事が考えられるが、それによ
り清浄で鋭利な先端突起部が得られれば、安定な表面像
が観察可能になる。
次に電解質溶液中において漏れ電流を減少させる場合の
使用法について述べる。この場合探針１と補助電極３は
同種の物質でできていることが望ましく、補助電極３に
探針１と同じ電位を加えることにより、電気力線の分布
が第３図に示したようになり、漏れ電流の大きさは電気
力線の密度に比例するので、探針１の側面から溶液への
漏れ電流が大幅に減少する事になる。探針１と補助電極
３がことなる物質でできている場合には、それぞれの物
質の標準酸化還元電位に配慮してことなる電圧を与えて
同様の効果を得ることができる。場合によっては補助電
極３が酸化還元反応を起こさない範囲内で、補助電極３
に印加する電圧を探針ｌのそれから変化させることによ
り、漏れ電流をさらに減少させることも期待できる。
使用法について述べる。この場合探針１と補助電極３は
同種の物質でできていることが望ましく、補助電極３に
探針１と同じ電位を加えることにより、電気力線の分布
が第３図に示したようになり、漏れ電流の大きさは電気
力線の密度に比例するので、探針１の側面から溶液への
漏れ電流が大幅に減少する事になる。探針１と補助電極
３がことなる物質でできている場合には、それぞれの物
質の標準酸化還元電位に配慮してことなる電圧を与えて
同様の効果を得ることができる。場合によっては補助電
極３が酸化還元反応を起こさない範囲内で、補助電極３
に印加する電圧を探針ｌのそれから変化させることによ
り、漏れ電流をさらに減少させることも期待できる。
最後に大気中の測定において試料４の表面に移動可能な
吸着イオンが存在する場合、補助電極３に吸着イオンと
逆極性の比較的大きな電圧を加えることにより、吸着イ
オンが補助電極３の下に移動することが期待され、探針
１の先端でのトンネル電流の測定に影響を与えなくなる
。特に第４図の実施例に示したように、２つの補助電極
を探針ｌにたいし同心円状に配置し、内側の補助電極３
に吸着イオンと同極性の電圧を印加して、外側の第２の
補助電極６に吸着イオンと逆極性の電圧をかけ、吸着イ
オンが第２の補助電極６の下に移動するようにすれば一
層の効果が期待できる。
吸着イオンが存在する場合、補助電極３に吸着イオンと
逆極性の比較的大きな電圧を加えることにより、吸着イ
オンが補助電極３の下に移動することが期待され、探針
１の先端でのトンネル電流の測定に影響を与えなくなる
。特に第４図の実施例に示したように、２つの補助電極
を探針ｌにたいし同心円状に配置し、内側の補助電極３
に吸着イオンと同極性の電圧を印加して、外側の第２の
補助電極６に吸着イオンと逆極性の電圧をかけ、吸着イ
オンが第２の補助電極６の下に移動するようにすれば一
層の効果が期待できる。
（発明の効果）
この発明は（実施例）で述べたように、非常に簡単な構
造でありながら、その使用法により、走査型トンネル顕
微鏡用探針先端の清浄化、あるいは試料表面で移動可能
な吸着イオンによる測定妨害の軽減化等、各種の効果が
期待できる。大気中での走査型トンネル即徴鏡での観察
において見えるべき原子像が安定に観察できない原因は
前述の吸着イオンによる場合が多いと言われており、そ
の意味で本発明はおおいに有効である。また電解質溶液
において、従来の探針と同程度の面積を溶液に露出して
おきながら、探針側面からの漏れ電流を大幅に軽減でき
る点は、他に同様の効果を与える方法が確立していない
だけにその利益は大きい。
造でありながら、その使用法により、走査型トンネル顕
微鏡用探針先端の清浄化、あるいは試料表面で移動可能
な吸着イオンによる測定妨害の軽減化等、各種の効果が
期待できる。大気中での走査型トンネル即徴鏡での観察
において見えるべき原子像が安定に観察できない原因は
前述の吸着イオンによる場合が多いと言われており、そ
の意味で本発明はおおいに有効である。また電解質溶液
において、従来の探針と同程度の面積を溶液に露出して
おきながら、探針側面からの漏れ電流を大幅に軽減でき
る点は、他に同様の効果を与える方法が確立していない
だけにその利益は大きい。
第１図は本発明の原理的な配置を示す探針先端部の断面
図である。第２図は第１図から試料４を取り除いた外観
図である。第３図は探針１と補助電極３に同電位を印加
した場合の電気力線の概略の分布を示している。第４図
は第２の補助電極６を付加した実施例の外観図である。 ｌ・・・・探針、２・・・・絶縁物、３・・・・補助電
極、４・・・・試料、５・・・・電気力線、 ６・・・・第２の補助電極
図である。第２図は第１図から試料４を取り除いた外観
図である。第３図は探針１と補助電極３に同電位を印加
した場合の電気力線の概略の分布を示している。第４図
は第２の補助電極６を付加した実施例の外観図である。 ｌ・・・・探針、２・・・・絶縁物、３・・・・補助電
極、４・・・・試料、５・・・・電気力線、 ６・・・・第２の補助電極
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、探針近傍に１つ以上の補助電極を設け、補助電極に
印加する電圧により、探針近傍の電界を制御できる微小
電流検出用探針。 ２、特許請求の範囲第１項記載の走査型トンネル顕微鏡
用探針およびトポグラフィナー用探針。 ３、探針に流れる微弱電流を検出することにより、試料
表面微小領域の解析を行なう分析装置に使用される特許
請求の範囲第１項記載の探針。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1063556A JPH02243906A (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | 補助電極付き走査型トンネル顕微鏡用探針 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1063556A JPH02243906A (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | 補助電極付き走査型トンネル顕微鏡用探針 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02243906A true JPH02243906A (ja) | 1990-09-28 |
Family
ID=13232611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1063556A Pending JPH02243906A (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | 補助電極付き走査型トンネル顕微鏡用探針 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02243906A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5136162A (en) * | 1990-07-26 | 1992-08-04 | Olympus Optical Co., Ltd. | Measuring device in a scanning probe microscope |
| EP0687889A3 (en) * | 1994-06-16 | 1996-10-16 | Japan Res Dev Corp | Methods for determining the atomic shift on surfaces of matter and methods for local feeding of heteroatoms |
| US6088320A (en) * | 1997-02-19 | 2000-07-11 | International Business Machines Corporation | Micro-mechanically fabricated read/write head with a strengthening shell on the tip shaft |
-
1989
- 1989-03-17 JP JP1063556A patent/JPH02243906A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5136162A (en) * | 1990-07-26 | 1992-08-04 | Olympus Optical Co., Ltd. | Measuring device in a scanning probe microscope |
| EP0687889A3 (en) * | 1994-06-16 | 1996-10-16 | Japan Res Dev Corp | Methods for determining the atomic shift on surfaces of matter and methods for local feeding of heteroatoms |
| US6088320A (en) * | 1997-02-19 | 2000-07-11 | International Business Machines Corporation | Micro-mechanically fabricated read/write head with a strengthening shell on the tip shaft |
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