JPH06160501A - 走査トンネル顕微鏡 - Google Patents
走査トンネル顕微鏡Info
- Publication number
- JPH06160501A JPH06160501A JP30513492A JP30513492A JPH06160501A JP H06160501 A JPH06160501 A JP H06160501A JP 30513492 A JP30513492 A JP 30513492A JP 30513492 A JP30513492 A JP 30513492A JP H06160501 A JPH06160501 A JP H06160501A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gaas
- supporting
- film
- chip
- scanning tunneling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 試料の磁化の試料面法線方向成分の分布を、
原子オ−ダ−の分解能で観察できる装置を提供するこ
と。 【構成】 チップ３、励起光源１、試料４、試料の位置
を３次元的に制御するピエゾ素子５からなり、励起光源
１からの円偏光２を上方からチップ３に照射し、チップ
先端のＧａＡｓ内部に、スピンが上下方向に揃った偏極
電子を生成する。この電子を強磁性体試料４に注入する
と、磁化の試料面法線方向成分に応じてトンネル電流が
変化する。この変化分を画像信号として磁区像を得る。
原子オ−ダ−の分解能で観察できる装置を提供するこ
と。 【構成】 チップ３、励起光源１、試料４、試料の位置
を３次元的に制御するピエゾ素子５からなり、励起光源
１からの円偏光２を上方からチップ３に照射し、チップ
先端のＧａＡｓ内部に、スピンが上下方向に揃った偏極
電子を生成する。この電子を強磁性体試料４に注入する
と、磁化の試料面法線方向成分に応じてトンネル電流が
変化する。この変化分を画像信号として磁区像を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は走査トンネル顕微鏡に係
り特に、表面磁化状態を原子オ−ダ−の空間分解能で観
察するのに適した走査トンネル顕微鏡に関する。
り特に、表面磁化状態を原子オ−ダ−の空間分解能で観
察するのに適した走査トンネル顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】円偏光励起によってチップ内に生成され
た偏極電子を試料に注入する事によって磁区観察を行う
走査トンネル顕微鏡が、たとえば、特開昭62-139240
「走査トンネル顕微鏡」に開示されている。
た偏極電子を試料に注入する事によって磁区観察を行う
走査トンネル顕微鏡が、たとえば、特開昭62-139240
「走査トンネル顕微鏡」に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記特許出願では、円
偏光をチップ側面に照射する実施例のみが記載されてい
る。この場合、円偏光によって励起された電子の正味の
スピン方向は、円偏光の入射方向と平行もしくは反平行
となり、検出できる磁化成分は主として、試料面内成分
である。本発明が解決しようとする課題は、試料面に垂
直な方向の磁化成分も検出することにある。
偏光をチップ側面に照射する実施例のみが記載されてい
る。この場合、円偏光によって励起された電子の正味の
スピン方向は、円偏光の入射方向と平行もしくは反平行
となり、検出できる磁化成分は主として、試料面内成分
である。本発明が解決しようとする課題は、試料面に垂
直な方向の磁化成分も検出することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、円偏光をチ
ップ背面から照射することによって解決できる。
ップ背面から照射することによって解決できる。
【０００５】
【作用】円偏光をチップの後方から試料と垂直に照射す
ると、チップ内の励起電子の正味のスピン方向は試料面
法線方向と平行もしくは反平行となるため、この方向の
磁化成分の検出が可能となる。
ると、チップ内の励起電子の正味のスピン方向は試料面
法線方向と平行もしくは反平行となるため、この方向の
磁化成分の検出が可能となる。
【０００６】
【実施例】以下図を用いて、本発明による走査トンネル
顕微鏡の構成を詳細に説明する。図１は本発明による走
査トンネル顕微鏡の機構部の基本構成を示したものであ
る。
顕微鏡の構成を詳細に説明する。図１は本発明による走
査トンネル顕微鏡の機構部の基本構成を示したものであ
る。
【０００７】本発明の装置は、偏極電子放出用チップ
３、チップ内に偏極電子を生成するための励起光源１、
試料４、試料の位置を０．１Åの精度で３次元的に制御
するピエゾ素子５からなる。
３、チップ内に偏極電子を生成するための励起光源１、
試料４、試料の位置を０．１Åの精度で３次元的に制御
するピエゾ素子５からなる。
【０００８】図２、図３、図４、図５は、それぞれ、本
発明で使用して有用なチップの断面図である。
発明で使用して有用なチップの断面図である。
【０００９】図２のチップは、その先端に位置する高さ
０．５μｍのＧａＡｓ円錐突起８、それを支える厚さ
０．５μｍのＧａＡｓ膜７、さらにこの膜を支える内径
８μｍ外径１２μｍのＧａＡｓ円筒６から構成される。
励起円偏光は図上方から入射し、ＧａＡｓ円筒内部６を
通過後、ＧａＡｓ膜７およびＧａＡｓ円錐突起８内部に
偏極電子を生成する。
０．５μｍのＧａＡｓ円錐突起８、それを支える厚さ
０．５μｍのＧａＡｓ膜７、さらにこの膜を支える内径
８μｍ外径１２μｍのＧａＡｓ円筒６から構成される。
励起円偏光は図上方から入射し、ＧａＡｓ円筒内部６を
通過後、ＧａＡｓ膜７およびＧａＡｓ円錐突起８内部に
偏極電子を生成する。
【００１０】図３のチップは、その先端に位置する高さ
０．５μｍのＧａＡｓ円錐突起８、それを支える厚さ２
μｍのＧａＡｌＡｓ膜９、さらにこの膜を支える内径８
μｍ外径１２μｍのＧａＡｓ円筒６から構成される。励
起円偏光は図上方から入射し、ＧａＡｓ円筒６内部を通
過後、ＧａＡｌＡｓ膜９を透過し、ＧａＡｓ円錐突起８
内部に偏極電子を生成する。
０．５μｍのＧａＡｓ円錐突起８、それを支える厚さ２
μｍのＧａＡｌＡｓ膜９、さらにこの膜を支える内径８
μｍ外径１２μｍのＧａＡｓ円筒６から構成される。励
起円偏光は図上方から入射し、ＧａＡｓ円筒６内部を通
過後、ＧａＡｌＡｓ膜９を透過し、ＧａＡｓ円錐突起８
内部に偏極電子を生成する。
【００１１】図４のチップは、その先端部に位置する厚
さ０．５μｍのＧａＡｓ円錐薄膜１１、それを支える高
さ５μｍのＧａＩｎＰ円錐体１１、さらにこの円錐体を
支えるＧａＩｎＰ支持膜１０、さらにこのＧａＩｎＰ支
持膜を支える内径１０μｍ外径３０μｍのＧａＡｓ円筒
６から構成される。励起円偏光は図上方から入射し、Ｇ
ａＡｓ円筒６内部を通過後、ＧａＩｎＰ支持膜１０、Ｇ
ａＩｎＰ円錐体を透過し、ＧａＡｓ円錐薄膜１２内部に
偏極電子を生成する。
さ０．５μｍのＧａＡｓ円錐薄膜１１、それを支える高
さ５μｍのＧａＩｎＰ円錐体１１、さらにこの円錐体を
支えるＧａＩｎＰ支持膜１０、さらにこのＧａＩｎＰ支
持膜を支える内径１０μｍ外径３０μｍのＧａＡｓ円筒
６から構成される。励起円偏光は図上方から入射し、Ｇ
ａＡｓ円筒６内部を通過後、ＧａＩｎＰ支持膜１０、Ｇ
ａＩｎＰ円錐体を透過し、ＧａＡｓ円錐薄膜１２内部に
偏極電子を生成する。
【００１２】図５のチップは、その先端部に位置する厚
さ０．５μｍのＧａＡｓ円錐薄膜１２、それを支える厚
さ２μｍのＧａＩｎＰ円錐支持膜１３、さらにこの膜を
支える内径１０μｍ外径３０μｍのＧａＡｓ円筒６から
構成される。励起円偏光は図上方から入射し、ＧａＡｓ
円筒６内部を通過後、ＧａＩｎＰ円錐支持膜１３を透過
し、ＧａＡｓ円錐薄膜１２内部に偏極電子を生成する。
さ０．５μｍのＧａＡｓ円錐薄膜１２、それを支える厚
さ２μｍのＧａＩｎＰ円錐支持膜１３、さらにこの膜を
支える内径１０μｍ外径３０μｍのＧａＡｓ円筒６から
構成される。励起円偏光は図上方から入射し、ＧａＡｓ
円筒６内部を通過後、ＧａＩｎＰ円錐支持膜１３を透過
し、ＧａＡｓ円錐薄膜１２内部に偏極電子を生成する。
【００１３】図２〜図５のチップにおいて、ＧａＡｓ円
筒６の代わりに、外形１２μｍのガラス円筒、もしくは
ガラス円柱、もしくは励起円偏光が透過する他の材料を
用いることで安価なチップを実現できる。また、図３〜
図５の実施例において、ＧａＡｌＡｓ膜９、ＧａＩｎＰ
膜１０、１３、ＧａＩｎＰ円錐体１１の代わりに、ガラ
スもしくは励起円偏光が透過する他の材料を用いること
でさらに安価なチップを実現できる。
筒６の代わりに、外形１２μｍのガラス円筒、もしくは
ガラス円柱、もしくは励起円偏光が透過する他の材料を
用いることで安価なチップを実現できる。また、図３〜
図５の実施例において、ＧａＡｌＡｓ膜９、ＧａＩｎＰ
膜１０、１３、ＧａＩｎＰ円錐体１１の代わりに、ガラ
スもしくは励起円偏光が透過する他の材料を用いること
でさらに安価なチップを実現できる。
【００１４】図１において、２ｍｓｅｃの周期で回転方
向が反転する励起光源１からの波長８３０ｎｍの円偏光
２を、上方からチップ３に照射し、チップ先端のＧａＡ
ｓ内部に、円偏光の反転と同期して、スピンの向きが上
下方向に反転する偏極電子を生成する。この電子をチッ
プ３最先端の突起部からトンネル効果によって強磁性体
試料４に注入すると、試料４の磁化方向とトンネル電子
のスピンの相対的方向に対応して、トンネル電流が周期
的に変化する。この変化分を円偏光の反転信号で同期検
波すると、磁化の試料面法線方向成分に対応する信号が
得られ、これを画像信号として磁区像が得られる。
向が反転する励起光源１からの波長８３０ｎｍの円偏光
２を、上方からチップ３に照射し、チップ先端のＧａＡ
ｓ内部に、円偏光の反転と同期して、スピンの向きが上
下方向に反転する偏極電子を生成する。この電子をチッ
プ３最先端の突起部からトンネル効果によって強磁性体
試料４に注入すると、試料４の磁化方向とトンネル電子
のスピンの相対的方向に対応して、トンネル電流が周期
的に変化する。この変化分を円偏光の反転信号で同期検
波すると、磁化の試料面法線方向成分に対応する信号が
得られ、これを画像信号として磁区像が得られる。
【００１５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば磁
性体表面の垂直磁化成分を、原子オ−ダ−の空間分解能
で観察でき、その学術的、工業的価値は非常に高いもの
である。
性体表面の垂直磁化成分を、原子オ−ダ−の空間分解能
で観察でき、その学術的、工業的価値は非常に高いもの
である。
【図１】本発明にかかる走査トンネル顕微鏡の基本構造
図
図
【図２】チップの一例を示す断面図
【図３】チップの他の例を示す断面図
【図４】チップの他の例を示す断面図
【図５】チップの他の例を示す断面図
１…励起光源 ２…円偏光 ３…チップ ４…試料 ５…ピエゾ素子 ６…ＧａＡｓ円筒 ７…ＧａＡｓ支持膜 ８…ＧａＡｓ突起 ９…ＧａＡｌＡｓ支持膜 １０…ＧａＩｎＰ支持膜 １１…ＧａＩｎＰ円錐体 １２…ＧａＡｓ円錐薄膜 １３…ＧａＩｎＰ円錐支持膜
Claims (7)
- 【請求項１】円偏光励起によってチップ内に生成された
偏極電子を試料に注入する走査トンネル顕微鏡におい
て、チップの先端とは逆側から該チップに円偏光を照射
することを特徴とする走査トンネル顕微鏡。 - 【請求項２】上記チップが、円偏光による偏極電子生成
部と、該生成部を保持し、かつ励起光を透過させる支持
体より構成されることを特徴とする請求項１記載の走査
トンネル顕微鏡。 - 【請求項３】上記チップは、その先端に位置する所定の
高さのＧａＡｓ円錐突起と、それを支える所定の厚さの
ＧａＡｓ膜、さらにこの膜を支える所定の内径、外径の
ＧａＡｓ円筒６から構成されることを特徴とする請求項
１記載の走査トンネル顕微鏡。 - 【請求項４】上記チップは、その先端に位置する所定の
高さのＧａＡｓ円錐突起と、それを支える所定の厚さの
ＧａＡｌＡｓ膜、さらにこの膜を支える所定の内径、外
径のＧａＡｓ円筒６から構成されることを特徴とする請
求項１記載の走査トンネル顕微鏡。 - 【請求項５】上記チップは、その先端部に位置する所定
の厚さのＧａＡｓ円錐薄膜と、それを支える所定の高さ
のＧａＩｎＰ円錐体、さらにこの円錐体を支える所定の
厚さのＧａＩｎＰ支持膜、さらにこのＧａＩｎＰ支持膜
を支える所定の内径、外径のＧａＡｓ円筒６から構成さ
れることを特徴とする請求項１記載の走査トンネル顕微
鏡。 - 【請求項６】上記チップは、その先端部に位置する所定
の厚さのＧａＡｓ円錐薄膜と、それを支える所定の厚さ
のＧａＩｎＰ円錐支持膜、さらにこの膜を支える所定の
内径、外径のＧａＡｓ円筒６から構成されることを特徴
とする請求項１記載の走査トンネル顕微鏡。 - 【請求項７】ＧａＡｓ円筒の代わりにガラス円筒、もし
くはガラス円柱、もしくは励起円偏光が透過する他の材
料を用いることを特徴とする請求項１から６のいずれか
に記載の走査トンネル顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30513492A JPH06160501A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 走査トンネル顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30513492A JPH06160501A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 走査トンネル顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06160501A true JPH06160501A (ja) | 1994-06-07 |
Family
ID=17941501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30513492A Pending JPH06160501A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 走査トンネル顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06160501A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105445499A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-03-30 | 四川大学 | 扫描离子电导显微镜玻璃探针夹持与照明装置 |
-
1992
- 1992-11-16 JP JP30513492A patent/JPH06160501A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105445499A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-03-30 | 四川大学 | 扫描离子电导显微镜玻璃探针夹持与照明装置 |
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