JPH06249612A - 走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents
走査型プローブ顕微鏡Info
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- JPH06249612A JPH06249612A JP5943993A JP5943993A JPH06249612A JP H06249612 A JPH06249612 A JP H06249612A JP 5943993 A JP5943993 A JP 5943993A JP 5943993 A JP5943993 A JP 5943993A JP H06249612 A JPH06249612 A JP H06249612A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- conductive thin
- scanning
- chip
- sample
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 構造がコンパクトで耐振性に優れ、３次元方
向に高速に走査が行なえるプローブユニットを備えた走
査型プローブ顕微鏡を提供すること。 【構成】 ３はＳＴＭプローブユニットで、Ｘ方向駆動
用圧電素子４、Ｙ方向駆動用圧電素子５、Ｚ方向駆動用
圧電素子６、導電性の雄ネジ７から成る。８はＡＦＭプ
ローブユニットで、雄ネジ７を導電性の雌ネジ９に嵌合
させることによりＳＴＭプローブユニット３に固定され
ている。１０は絶縁体、１１は絶縁体１０に固定された
ケースでシールド筒の役割を果たす。１２は支持体であ
る。１３は円盤状導電性薄膜、１４はリング状絶縁膜、
１５は円盤状導体で、これらによりコンデンサーが形成
されている。Ｔは円盤状導電性薄膜１３の中央に接着さ
れたチップ、１６は導線である。
向に高速に走査が行なえるプローブユニットを備えた走
査型プローブ顕微鏡を提供すること。 【構成】 ３はＳＴＭプローブユニットで、Ｘ方向駆動
用圧電素子４、Ｙ方向駆動用圧電素子５、Ｚ方向駆動用
圧電素子６、導電性の雄ネジ７から成る。８はＡＦＭプ
ローブユニットで、雄ネジ７を導電性の雌ネジ９に嵌合
させることによりＳＴＭプローブユニット３に固定され
ている。１０は絶縁体、１１は絶縁体１０に固定された
ケースでシールド筒の役割を果たす。１２は支持体であ
る。１３は円盤状導電性薄膜、１４はリング状絶縁膜、
１５は円盤状導体で、これらによりコンデンサーが形成
されている。Ｔは円盤状導電性薄膜１３の中央に接着さ
れたチップ、１６は導線である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）像や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）像と走査トンネル顕
微鏡（ＳＴＭ）像を表示するための走査型プローブ顕微
鏡に関する。
Ｍ）像や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）像と走査トンネル顕
微鏡（ＳＴＭ）像を表示するための走査型プローブ顕微
鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】 ＡＦＭのセンシングには次のようなも
のがある。 原子間引力又は斥力によって撓むカンチレバー（片持
ち梁）の移動量を光てこや、光干渉計によって検知し、
その検出信号に基づいて、ＳＴＭと同様に試料の凹凸イ
メージを形成するもの。
のがある。 原子間引力又は斥力によって撓むカンチレバー（片持
ち梁）の移動量を光てこや、光干渉計によって検知し、
その検出信号に基づいて、ＳＴＭと同様に試料の凹凸イ
メージを形成するもの。
【０００３】図１に示すように、原子間引力又は斥力
によって撓むカンチレバー１にＳＴＭのＴｉｐを接近さ
せ、レバー１とＴｉｐ２間にバイアス電圧を印加して、
トンネル電流の変化を検出してレバー移動量とし、その
検出信号に基づいてＳＴＭと同様に試料の凹凸イメージ
を形成するもの。
によって撓むカンチレバー１にＳＴＭのＴｉｐを接近さ
せ、レバー１とＴｉｐ２間にバイアス電圧を印加して、
トンネル電流の変化を検出してレバー移動量とし、その
検出信号に基づいてＳＴＭと同様に試料の凹凸イメージ
を形成するもの。
【０００４】原子間引力又は斥力によって撓むカンチ
レバーに対向する導電性平板電極を設けて容量ギャップ
を形成し、両電極に電圧（ＡＣまたはＤＣ）を印加し、
レバーの撓みによるギャップ変化によって生じる容量の
変化を検出し、その検出信号に基づいてＳＴＭと同様に
試料の凹凸イメージを形成するもの。
レバーに対向する導電性平板電極を設けて容量ギャップ
を形成し、両電極に電圧（ＡＣまたはＤＣ）を印加し、
レバーの撓みによるギャップ変化によって生じる容量の
変化を検出し、その検出信号に基づいてＳＴＭと同様に
試料の凹凸イメージを形成するもの。
【０００５】また、マイクロバランス方式で、，の
ような構成とするものがある。
ような構成とするものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】 の場合、光源及び
反射光検出器とカンチレバーとの相対位置を固定する必
要があり、の場合、Ｔｉｐとカンチレバーとの相対位
置を固定する必要がある。そのため、カンチレバーを移
動させて試料面をスキャンすることは難しく、試料側を
移動させて２次元（Ｘ，Ｙ）スキャンする場合が多い。
の場合でも、カンチレバー側を移動させて試料面のス
キャンを行なうことはできるが、そのような場合、以下
のような問題が生じる。すなわち、プローブユニット側
でＸＹスキャンを行なうためには、図１に示すようにレ
バーの支持部とＳＴＭのプローブユニットが同一部材に
固定されていなければならない。しかし、ＳＴＭとＡＦ
Ｍを共用する場合において、試料のＳＴＭ像を取得する
にはレバー部分をＴｉｐと試料の間から抜かなければな
らない。この挿脱機構は種々考えられるが、上記条件を
満たす構成を設けるだけでも、プローブユニット部が大
形化し、振動等に弱い構成になつてしまう。また、，
の場合、カンチレバーとＡＦＭ用Ｔｉｐを導体とし、
レバーの支持部分を３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）スキャンとす
ることにより、レバーを抜かずにＳＴＭを行なう方法も
考えられているが、このような片持ちレバーは構造的に
不安定なため振動に弱く、ＳＴＭでの３次元高速スキャ
ンができなくなる。また、スキャンローテーション（視
野回転）等を行った場合、走査方向によってレバーのね
じれ等による、共振が生じる可能性がある。
反射光検出器とカンチレバーとの相対位置を固定する必
要があり、の場合、Ｔｉｐとカンチレバーとの相対位
置を固定する必要がある。そのため、カンチレバーを移
動させて試料面をスキャンすることは難しく、試料側を
移動させて２次元（Ｘ，Ｙ）スキャンする場合が多い。
の場合でも、カンチレバー側を移動させて試料面のス
キャンを行なうことはできるが、そのような場合、以下
のような問題が生じる。すなわち、プローブユニット側
でＸＹスキャンを行なうためには、図１に示すようにレ
バーの支持部とＳＴＭのプローブユニットが同一部材に
固定されていなければならない。しかし、ＳＴＭとＡＦ
Ｍを共用する場合において、試料のＳＴＭ像を取得する
にはレバー部分をＴｉｐと試料の間から抜かなければな
らない。この挿脱機構は種々考えられるが、上記条件を
満たす構成を設けるだけでも、プローブユニット部が大
形化し、振動等に弱い構成になつてしまう。また、，
の場合、カンチレバーとＡＦＭ用Ｔｉｐを導体とし、
レバーの支持部分を３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）スキャンとす
ることにより、レバーを抜かずにＳＴＭを行なう方法も
考えられているが、このような片持ちレバーは構造的に
不安定なため振動に弱く、ＳＴＭでの３次元高速スキャ
ンができなくなる。また、スキャンローテーション（視
野回転）等を行った場合、走査方向によってレバーのね
じれ等による、共振が生じる可能性がある。
【０００７】さらに、上記，，いずれの場合に
も、ＳＴＭ用Ｔｉｐやカンチレバーを簡単に交換するこ
とは考慮されておらず、特に超高真空下での交換は難し
い。また、，，共に交換機構を加えると、さらに
大きな構造となる。
も、ＳＴＭ用Ｔｉｐやカンチレバーを簡単に交換するこ
とは考慮されておらず、特に超高真空下での交換は難し
い。また、，，共に交換機構を加えると、さらに
大きな構造となる。
【０００８】本発明はこのような点に鑑みて成されたも
ので、原子間力顕微鏡像を得ることができ、しかも構造
がコンパクトで耐振性に優れるため、走査トンネル顕微
鏡に容易に組み込むことが可能な走査型プローブ顕微鏡
を提供することを目的としている。
ので、原子間力顕微鏡像を得ることができ、しかも構造
がコンパクトで耐振性に優れるため、走査トンネル顕微
鏡に容易に組み込むことが可能な走査型プローブ顕微鏡
を提供することを目的としている。
【０００９】また、本発明は原子間力顕微鏡像と走査ト
ンネル顕微鏡像を観察でき、構造が簡単でコンパクトな
走査プローブ顕微鏡を提供することを目的としている。
ンネル顕微鏡像を観察でき、構造が簡単でコンパクトな
走査プローブ顕微鏡を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】 第１の本発明に基づく
走査型プローブ顕微鏡は、中央部にチップが形成された
導電性薄膜と、該導電性薄膜と対をなしてコンデンサを
形成するための導体と、前記導電性薄膜と前記導体間の
電気的絶縁を維持して両者を支持するための支持部材
と、前記チップを試料表面に対して相対的に走査するた
めの手段と、該走査に伴う前記コンデンサ容量の変化を
電気信号として検出してこの信号に基づいて試料像を表
示するための手段とを備えた走査型プローブ顕微鏡を特
徴としている。
走査型プローブ顕微鏡は、中央部にチップが形成された
導電性薄膜と、該導電性薄膜と対をなしてコンデンサを
形成するための導体と、前記導電性薄膜と前記導体間の
電気的絶縁を維持して両者を支持するための支持部材
と、前記チップを試料表面に対して相対的に走査するた
めの手段と、該走査に伴う前記コンデンサ容量の変化を
電気信号として検出してこの信号に基づいて試料像を表
示するための手段とを備えた走査型プローブ顕微鏡を特
徴としている。
【００１１】また、第２の本発明に基づく走査型プロー
ブ顕微鏡は、中央部にチップが形成された導電性薄膜
と、該導電性薄膜と対をなしてコンデンサを形成するた
めの導体と、前記導電性薄膜と前記導体間の電気的絶縁
を維持して両者を支持するための支持部材と、前記チッ
プを試料表面に対して相対的に走査させるための手段
と、該走査に伴う前記コンデンサ容量の変化を電気信号
として検出してこの信号に基づいて試料像を表示するた
めの手段と、電気信号に基づいて前記チップと試料との
距離を制御するためのｚ軸駆動用素子を備え、前記支持
部材は該素子に取り付け可能にされており、前記チップ
に流れるトンネル電流の検出に基づいて該ｚ軸駆動素子
を駆動しトンネル顕微鏡像を表示するための手段を備え
る走査型プローブ顕微鏡を特徴としている。
ブ顕微鏡は、中央部にチップが形成された導電性薄膜
と、該導電性薄膜と対をなしてコンデンサを形成するた
めの導体と、前記導電性薄膜と前記導体間の電気的絶縁
を維持して両者を支持するための支持部材と、前記チッ
プを試料表面に対して相対的に走査させるための手段
と、該走査に伴う前記コンデンサ容量の変化を電気信号
として検出してこの信号に基づいて試料像を表示するた
めの手段と、電気信号に基づいて前記チップと試料との
距離を制御するためのｚ軸駆動用素子を備え、前記支持
部材は該素子に取り付け可能にされており、前記チップ
に流れるトンネル電流の検出に基づいて該ｚ軸駆動素子
を駆動しトンネル顕微鏡像を表示するための手段を備え
る走査型プローブ顕微鏡を特徴としている。
【００１２】
【実施例】 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳
説する。図２は本発明の要部であるプローブユニットの
断面を示したものである。図において、３はＳＴＭプロ
ーブユニットで、ＳＴＭプローブユニット３は、Ｘ方向
駆動用圧電素子４、Ｙ方向駆動用圧電素子５、Ｚ方向駆
動用圧電素子６、導電性の雄ネジ７から成る。８はＡＦ
Ｍプローブユニットで、ＡＦＭプローブユニット８は、
前記雄ネジ７を導電性の雌ネジ９に嵌合させることによ
りＳＴＭプローブユニット３に固定されている。１０は
絶縁体、１１はその絶縁体１０に固定されたケースでシ
ールド筒の役割を果たす。１２は支持体である。１３は
円盤状導電性薄膜、１４はリング状絶縁膜、１５は円盤
状導体で、これらによりコンデンサーが形成されてい
る。Ｔは円盤状導電性薄膜１３の中央に接着されたチッ
プ、１６は導線である。
説する。図２は本発明の要部であるプローブユニットの
断面を示したものである。図において、３はＳＴＭプロ
ーブユニットで、ＳＴＭプローブユニット３は、Ｘ方向
駆動用圧電素子４、Ｙ方向駆動用圧電素子５、Ｚ方向駆
動用圧電素子６、導電性の雄ネジ７から成る。８はＡＦ
Ｍプローブユニットで、ＡＦＭプローブユニット８は、
前記雄ネジ７を導電性の雌ネジ９に嵌合させることによ
りＳＴＭプローブユニット３に固定されている。１０は
絶縁体、１１はその絶縁体１０に固定されたケースでシ
ールド筒の役割を果たす。１２は支持体である。１３は
円盤状導電性薄膜、１４はリング状絶縁膜、１５は円盤
状導体で、これらによりコンデンサーが形成されてい
る。Ｔは円盤状導電性薄膜１３の中央に接着されたチッ
プ、１６は導線である。
【００１３】図３は、図２を参照して説明したプローブ
ユニットを装着した、ＳＴＭとＡＦＭの機能を兼ね備え
た走査型プローブ顕微鏡を示したものである。
ユニットを装着した、ＳＴＭとＡＦＭの機能を兼ね備え
た走査型プローブ顕微鏡を示したものである。
【００１４】図３において、１７は試料、１８はバイア
ス電源である。ＳＴＭ観察を行なう場合は、スイッチＳ
をＳ1 側に切り換える。１９はスキャンジェネレーター
で、スキャンジェネレーター１９は、制御装置２０より
の信号に基づいてチップＴ及び画像表示装置２１の走査
信号を発生する。圧電素子駆動高圧発生回路２２，２３
は、スキャンジェネレーター１９で発生した走査信号に
したがって圧電素子４，５を駆動するものであり、圧電
素子駆動高圧発生回路２４は、サーボ回路２５の出力に
より圧電素子６を駆動するものである。試料１７に接続
された初段のＩ／Ｖ増幅器２６は、トンネル電流ＩＴを
電圧に変換し更に増幅するものであり、その次の段に接
続されたログアンプ２７はＩ／Ｖ増幅器２６の出力信号
がチップＴの高さに対して線形な関係を有するように信
号変換（線形化）を行なうものである。コンパレータ２
８は、ログアンプ２７の出力値をトンネル電流の設定値
に対応する基準値と比較するものであり、サーボ回路２
５は、コンパレータ２８の出力を積分し、この出力をＺ
方向駆動用圧電素子６に対する制御値とするものであ
る。このようにＩ／Ｖ増幅器２６、ログアンプ２７、コ
ンパレータ２８、サーボ回路２５を通してトンネル電流
ＩＴをＺ方向駆動用圧電素子６へフィードバックし、圧
電素子６を制御することによって、チップＴの高さを制
御しトンネル電流ＩＴを一定にしている。また、Ｚ軸圧
電素子駆動高圧発生回路２４へフィードバックされる信
号はイメージ増幅器２９に供給されており、イメージ増
幅器２９からの出力信号が画像表示装置２１に供給され
て輝度変調され、試料１７のＳＴＭ像が画像表示され
る。尚、ＳＴＭ観察におけるチップと試料間の距離はＡ
ＦＭ観察におけるそれよりも長いので、チップと試料間
に原子間斥力は作用しない。次に、ＡＦＭ観察する場
合、スイッチＳをＳ2 側に切り換える。すなわち、ＡＦ
Ｍプローブユニット８のコンデンサ側に切り換える。そ
して、チップＴがＳＴＭ観察の時よりも更に試料１７に
接近するようにＺ方向駆動用圧電素子６を制御する。こ
のチップの試料への接近により、チップと試料間に原子
間斥力が作用し、前記円盤状導電性薄膜１３が押し上げ
られる。この結果、円盤状導電性薄膜１３と円盤状導体
１５間の距離が狭まり、容量が変化する。容量検出回路
３０はその容量を検出し、電圧変換してコンパレータ３
１に送る。この変化時の容量はコンパレータ３１に基準
値として設定される。そして、ＳＴＭ観察の時と同様に
チップＴを試料面上で２次元的に走査する。コンパレー
タ３１は、容量検出回路３０の出力値を前記設定した基
準値と比較する。サーボ回路２５は、コンパレータ３１
の出力を積分し、この出力をＺ方向駆動用圧電素子６に
対する制御値とする。このように、コンパレータ３１、
サーボ回路２５を通して静電容量をＺ方向駆動用圧電素
子６へフィードバックし、圧電素子６を制御することに
よって、チップＴの高さを制御し静電容量を一定にして
いる。また、Ｚ軸圧電素子駆動高圧発生回路２４へフィ
ードバックされる信号はイメージ増幅器２９に供給され
ており、イメージ増幅器２９からの出力信号が画像表示
装置２１に供給されて輝度変調され、試料１７のＡＦＭ
像が画像表示される。
ス電源である。ＳＴＭ観察を行なう場合は、スイッチＳ
をＳ1 側に切り換える。１９はスキャンジェネレーター
で、スキャンジェネレーター１９は、制御装置２０より
の信号に基づいてチップＴ及び画像表示装置２１の走査
信号を発生する。圧電素子駆動高圧発生回路２２，２３
は、スキャンジェネレーター１９で発生した走査信号に
したがって圧電素子４，５を駆動するものであり、圧電
素子駆動高圧発生回路２４は、サーボ回路２５の出力に
より圧電素子６を駆動するものである。試料１７に接続
された初段のＩ／Ｖ増幅器２６は、トンネル電流ＩＴを
電圧に変換し更に増幅するものであり、その次の段に接
続されたログアンプ２７はＩ／Ｖ増幅器２６の出力信号
がチップＴの高さに対して線形な関係を有するように信
号変換（線形化）を行なうものである。コンパレータ２
８は、ログアンプ２７の出力値をトンネル電流の設定値
に対応する基準値と比較するものであり、サーボ回路２
５は、コンパレータ２８の出力を積分し、この出力をＺ
方向駆動用圧電素子６に対する制御値とするものであ
る。このようにＩ／Ｖ増幅器２６、ログアンプ２７、コ
ンパレータ２８、サーボ回路２５を通してトンネル電流
ＩＴをＺ方向駆動用圧電素子６へフィードバックし、圧
電素子６を制御することによって、チップＴの高さを制
御しトンネル電流ＩＴを一定にしている。また、Ｚ軸圧
電素子駆動高圧発生回路２４へフィードバックされる信
号はイメージ増幅器２９に供給されており、イメージ増
幅器２９からの出力信号が画像表示装置２１に供給され
て輝度変調され、試料１７のＳＴＭ像が画像表示され
る。尚、ＳＴＭ観察におけるチップと試料間の距離はＡ
ＦＭ観察におけるそれよりも長いので、チップと試料間
に原子間斥力は作用しない。次に、ＡＦＭ観察する場
合、スイッチＳをＳ2 側に切り換える。すなわち、ＡＦ
Ｍプローブユニット８のコンデンサ側に切り換える。そ
して、チップＴがＳＴＭ観察の時よりも更に試料１７に
接近するようにＺ方向駆動用圧電素子６を制御する。こ
のチップの試料への接近により、チップと試料間に原子
間斥力が作用し、前記円盤状導電性薄膜１３が押し上げ
られる。この結果、円盤状導電性薄膜１３と円盤状導体
１５間の距離が狭まり、容量が変化する。容量検出回路
３０はその容量を検出し、電圧変換してコンパレータ３
１に送る。この変化時の容量はコンパレータ３１に基準
値として設定される。そして、ＳＴＭ観察の時と同様に
チップＴを試料面上で２次元的に走査する。コンパレー
タ３１は、容量検出回路３０の出力値を前記設定した基
準値と比較する。サーボ回路２５は、コンパレータ３１
の出力を積分し、この出力をＺ方向駆動用圧電素子６に
対する制御値とする。このように、コンパレータ３１、
サーボ回路２５を通して静電容量をＺ方向駆動用圧電素
子６へフィードバックし、圧電素子６を制御することに
よって、チップＴの高さを制御し静電容量を一定にして
いる。また、Ｚ軸圧電素子駆動高圧発生回路２４へフィ
ードバックされる信号はイメージ増幅器２９に供給され
ており、イメージ増幅器２９からの出力信号が画像表示
装置２１に供給されて輝度変調され、試料１７のＡＦＭ
像が画像表示される。
【００１５】なお、容量検出回路３０に代えて、ロック
インアンプを使用してもよい。ロックインアンプは、入
力信号（交流）に対して微小変動する出力を増幅して出
力するもので、この場合、一定の交流電圧をコンデンサ
に印加してスキャンを行ない、その時に試料の凹凸に基
づいて変動する出力のみを増幅して取り出すもので、こ
の出力を試料の高さ方向に情報とすることが可能であ
る。
インアンプを使用してもよい。ロックインアンプは、入
力信号（交流）に対して微小変動する出力を増幅して出
力するもので、この場合、一定の交流電圧をコンデンサ
に印加してスキャンを行ない、その時に試料の凹凸に基
づいて変動する出力のみを増幅して取り出すもので、こ
の出力を試料の高さ方向に情報とすることが可能であ
る。
【００１６】また、大気圧、ガス雰囲気下で使用する場
合、音によるノイズの問題が発生するので、プローブユ
ニットの後段にバンドパスフィルタなどを設け、信号に
混入した可聴周波数領域の音響ノイズをカットして試料
の凹凸を表わす信号成分のみを取り出す必要がある。
合、音によるノイズの問題が発生するので、プローブユ
ニットの後段にバンドパスフィルタなどを設け、信号に
混入した可聴周波数領域の音響ノイズをカットして試料
の凹凸を表わす信号成分のみを取り出す必要がある。
【００１７】また、ＳＴＭ観察に使用する場合、円盤状
導電性薄膜１３の強度が不足になるような場合は、直径
を小さくする他に、円盤状導電性薄膜１３の裏面に誘電
体膜を蒸着して容量やヤング率をコントロールしてもよ
い。
導電性薄膜１３の強度が不足になるような場合は、直径
を小さくする他に、円盤状導電性薄膜１３の裏面に誘電
体膜を蒸着して容量やヤング率をコントロールしてもよ
い。
【００１８】
【発明の効果】 第１の本発明に基づく走査型プローブ
顕微鏡は、中央部にチップが形成された導電性薄膜と、
該導電性薄膜と対をなしてコンデンサを形成するための
導体と、前記導電性薄膜と前記導体間の電気的絶縁を維
持して両者を支持するための支持部材と、前記チップを
試料表面に対して相対的に走査するための手段と、該走
査に伴う前記コンデンサ容量の変化を電気信号として検
出してこの信号に基づいて試料像を表示するための手段
とを備えているため、構造がコンパクトで耐振性に優れ
ている。このため、チップを試料面上で高速に走査する
ことができ、良好なＡＦＭ像を短時間に得ることができ
る。
顕微鏡は、中央部にチップが形成された導電性薄膜と、
該導電性薄膜と対をなしてコンデンサを形成するための
導体と、前記導電性薄膜と前記導体間の電気的絶縁を維
持して両者を支持するための支持部材と、前記チップを
試料表面に対して相対的に走査するための手段と、該走
査に伴う前記コンデンサ容量の変化を電気信号として検
出してこの信号に基づいて試料像を表示するための手段
とを備えているため、構造がコンパクトで耐振性に優れ
ている。このため、チップを試料面上で高速に走査する
ことができ、良好なＡＦＭ像を短時間に得ることができ
る。
【００１９】また、第２の本発明に基づく走査型プロー
ブ顕微鏡は、中央部にチップが形成された導電性薄膜
と、該導電性薄膜と対をなしてコンデンサを形成するた
めの導体と、前記導電性薄膜と前記導体間の電気的絶縁
を維持して両者を支持するための支持部材と、前記チッ
プを試料表面に対して相対的に走査させるための手段
と、該走査に伴う前記コンデンサ容量の変化を電気信号
として検出してこの信号に基づいて試料像を表示するた
めの手段と、電気信号に基づいて前記チップと試料との
距離を制御するためのｚ軸駆動用素子を備え、前記支持
部材は該素子に取り付け可能にされており、前記チップ
に流れるトンネル電流の検出に基づいて該ｚ軸駆動素子
を駆動しトンネル顕微鏡像を表示するための手段を備え
るようにしている為、構造がコンパクトでありながら、
原子間力顕微鏡像と走査トンネル顕微鏡像が観察を可能
にするばかりでなく、耐振性に優れているため、チップ
を試料面上で高速に走査することができ、良質な両像を
短時間に観察することが可能となる。
ブ顕微鏡は、中央部にチップが形成された導電性薄膜
と、該導電性薄膜と対をなしてコンデンサを形成するた
めの導体と、前記導電性薄膜と前記導体間の電気的絶縁
を維持して両者を支持するための支持部材と、前記チッ
プを試料表面に対して相対的に走査させるための手段
と、該走査に伴う前記コンデンサ容量の変化を電気信号
として検出してこの信号に基づいて試料像を表示するた
めの手段と、電気信号に基づいて前記チップと試料との
距離を制御するためのｚ軸駆動用素子を備え、前記支持
部材は該素子に取り付け可能にされており、前記チップ
に流れるトンネル電流の検出に基づいて該ｚ軸駆動素子
を駆動しトンネル顕微鏡像を表示するための手段を備え
るようにしている為、構造がコンパクトでありながら、
原子間力顕微鏡像と走査トンネル顕微鏡像が観察を可能
にするばかりでなく、耐振性に優れているため、チップ
を試料面上で高速に走査することができ、良質な両像を
短時間に観察することが可能となる。
【図１】トンネル顕微鏡のプローブユニットとカンチレ
バーを固定した状態を示した図である。
バーを固定した状態を示した図である。
【図２】本発明の要部であるプローブユニットの断面図
である。
である。
【図３】図２に示したプローブユニットを装着した、Ｓ
ＴＭとＡＦＭの機能を兼ね備えた走査型プローブ顕微鏡
を示したものである。
ＴＭとＡＦＭの機能を兼ね備えた走査型プローブ顕微鏡
を示したものである。
１ カンチレバー ２ チップ ３ ＳＴＭプローブユニット ４ Ｘ方向駆動用圧電素子 ５ Ｙ方向駆動用圧電素子 ６ Ｚ方向駆動用圧電素子 ７ 雄ネジ ８ ＡＦＭプローブユニット ９ 雌ネジ １０ 絶縁体 １１ ケース １２ 支持体 １３ 円盤状導電性薄膜 １４ リング状絶縁膜 １５ 円盤状導体 １６ 導線 １７ 試料 １８ バイアス電源 １９ スキャンジェネレーター ２０ 制御装置 ２１ 画像表示装置 ２２，２３，２４ 圧電素子駆動高圧発生回路 ２５ サーボ回路 ２６ Ｉ／Ｖ増幅器 ２７ ログアンプ ２８，３１ コンパレータ ２９ イメージ増幅器 ３０ 容量検出回路 Ｓ スイッチ Ｔ チップ
Claims (2)
- 【請求項１】 中央部にチップが形成された導電性薄膜
と、該導電性薄膜と対をなしてコンデンサを形成するた
めの導体と、前記導電性薄膜と前記導体間の電気的絶縁
を維持して両者を支持するための支持部材と、前記チッ
プを試料表面に対して相対的に走査するための手段と、
該走査に伴う前記コンデンサ容量の変化を電気信号とし
て検出してこの信号に基づいて試料像を表示するための
手段とを備えた走査型プローブ顕微鏡。 - 【請求項２】 中央部にチップが形成された導電性薄膜
と、該導電性薄膜と対をなしてコンデンサを形成するた
めの導体と、前記導電性薄膜と前記導体間の電気的絶縁
を維持して両者を支持するための支持部材と、前記チッ
プを試料表面に対して相対的に走査させるための手段
と、該走査に伴う前記コンデンサ容量の変化を電気信号
として検出してこの信号に基づいて試料像を表示するた
めの手段と、電気信号に基づいて前記チップと試料との
距離を制御するためのｚ軸駆動用素子を備え、前記支持
部材は該素子に取り付け可能にされており、前記チップ
に流れるトンネル電流の検出に基づいて該ｚ軸駆動素子
を駆動しトンネル顕微鏡像を表示するための手段を備え
る走査型プローブ顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5943993A JPH06249612A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5943993A JPH06249612A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06249612A true JPH06249612A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=13113319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5943993A Withdrawn JPH06249612A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06249612A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3904313A1 (de) * | 1989-02-14 | 1990-08-16 | Vacuumschmelze Gmbh | Verfahren zum wickeln eines weichmagnetischen bandes zu einem in sich geschlossenen magnetkern |
| KR100687650B1 (ko) * | 2005-06-20 | 2007-02-27 | 부산대학교 산학협력단 | 나노미터 스케일의 측정 및 가공을 위한 센서 장치 |
| WO2019244010A1 (en) * | 2018-06-20 | 2019-12-26 | Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg | Sensor probe assembly |
-
1993
- 1993-02-24 JP JP5943993A patent/JPH06249612A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN112703407A (zh) * | 2018-06-20 | 2021-04-23 | 物理仪器(Pi)两合有限公司 | 传感器探针组件 |
| JP2021527810A (ja) * | 2018-06-20 | 2021-10-14 | フィズィーク・インストゥルメンテ（ペーイー）ゲーエムベーハー・ウント・コー．カーゲー | センサプローブ組立体 |
| KR20230035444A (ko) * | 2018-06-20 | 2023-03-13 | 피직 인스트루멘테 (페이) 게엠베하 운트 코. 카게 | 센서 프로브 조립체 |
| JP2023171824A (ja) * | 2018-06-20 | 2023-12-05 | フィズィーク・インストゥルメンテ（ペーイー）ゲーエムベーハー・ウント・コー．カーゲー | センサプローブ組立体 |
| US11841330B2 (en) | 2018-06-20 | 2023-12-12 | Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg | Sensor probe assembly |
| CN112703407B (zh) * | 2018-06-20 | 2024-08-23 | 物理仪器(Pi)两合有限公司 | 传感器探针组件 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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