JPH0755445Y2 - 走査型トンネル顕微鏡の探針 - Google Patents
走査型トンネル顕微鏡の探針Info
- Publication number
- JPH0755445Y2 JPH0755445Y2 JP1989109657U JP10965789U JPH0755445Y2 JP H0755445 Y2 JPH0755445 Y2 JP H0755445Y2 JP 1989109657 U JP1989109657 U JP 1989109657U JP 10965789 U JP10965789 U JP 10965789U JP H0755445 Y2 JPH0755445 Y2 JP H0755445Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- tip
- scanning tunneling
- tunneling microscope
- diamond
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、オングストロームオーダの分解能で表面の形
状や電気特性を測定する走査型顕微鏡に用いる探針に関
する。
状や電気特性を測定する走査型顕微鏡に用いる探針に関
する。
〈従来の技術〉 表面の微細形状や物理特性を観察することは化学技術の
広い範囲で必要である。そして、近年、特に高さを含む
三次元の寸法をミクロンメートル以下の分解能で測定す
ることがLSI,光メモリなど開発において重要になってき
ており、又、ミクロンメートル以下の領域での表面の物
質構造を調べることがLSIや高温伝導体の開発で重要に
なってきている。
広い範囲で必要である。そして、近年、特に高さを含む
三次元の寸法をミクロンメートル以下の分解能で測定す
ることがLSI,光メモリなど開発において重要になってき
ており、又、ミクロンメートル以下の領域での表面の物
質構造を調べることがLSIや高温伝導体の開発で重要に
なってきている。
このような状況の中、最近、極めて鋭い探針を用いて試
料の表面形状や表面の物理特性を原子レベルの分解能で
測定し得る走査型トンネル顕微鏡が開発されている。走
査型トンネル顕微鏡は、導体表面とそれにオングストロ
ームオーダで接近された鋭い導体探針との間に流れるト
ンネル電流を検出しながら表面を走査する顕微鏡であ
る。ここで、トンネル電流は接近した導体表面間に流
れ、その値は導体表面間の距離に対して極めて敏感に変
化するので、走査型トンネル顕微鏡の分解能は、原子・
分子レベルに達する。そして、かかる走査型トンネル顕
微鏡は、金属、半導体、有機薄膜のミクロ観測に有用
で、物理学、化学、分子生物学、トライポロジー、半導
体工学など広い分野で利用されるようになっている。
料の表面形状や表面の物理特性を原子レベルの分解能で
測定し得る走査型トンネル顕微鏡が開発されている。走
査型トンネル顕微鏡は、導体表面とそれにオングストロ
ームオーダで接近された鋭い導体探針との間に流れるト
ンネル電流を検出しながら表面を走査する顕微鏡であ
る。ここで、トンネル電流は接近した導体表面間に流
れ、その値は導体表面間の距離に対して極めて敏感に変
化するので、走査型トンネル顕微鏡の分解能は、原子・
分子レベルに達する。そして、かかる走査型トンネル顕
微鏡は、金属、半導体、有機薄膜のミクロ観測に有用
で、物理学、化学、分子生物学、トライポロジー、半導
体工学など広い分野で利用されるようになっている。
ところで、走査型トンネル顕微鏡の分解能は探針の先端
の鋭さで決まるので、原子レベルの分解能を得るには原
子レベルで鋭い探針が必要となる。そして、従来におい
ては、タングステン、白金、白金イリジュウムなどの金
属を機械加工若しくは電解研磨したものが探針として用
いられている。
の鋭さで決まるので、原子レベルの分解能を得るには原
子レベルで鋭い探針が必要となる。そして、従来におい
ては、タングステン、白金、白金イリジュウムなどの金
属を機械加工若しくは電解研磨したものが探針として用
いられている。
〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、金属を機械加工して探針とした場合に
は、先端形状がばらつき、分留りが悪いという問題があ
る。一方、金属を電解研磨して探針とした場合には、先
端が細長く研磨されるので、たわみ易く、また振動し易
いという問題がある。さらに、これらの金属製の探針
は、測定中の偶発的な接触で破壊され易く、しかも周囲
雰囲気によって酸化や汚染が起こり易いので、寿命が短
いという問題もある。
は、先端形状がばらつき、分留りが悪いという問題があ
る。一方、金属を電解研磨して探針とした場合には、先
端が細長く研磨されるので、たわみ易く、また振動し易
いという問題がある。さらに、これらの金属製の探針
は、測定中の偶発的な接触で破壊され易く、しかも周囲
雰囲気によって酸化や汚染が起こり易いので、寿命が短
いという問題もある。
本考案はこのような事情に鑑み、従来の探針の問題点を
解消し、剛性が高く長寿命の走査型トンネル顕微鏡の探
針を提供することを目的とする。
解消し、剛性が高く長寿命の走査型トンネル顕微鏡の探
針を提供することを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 前記目的を達成する本考案に係る走査型トンネル顕微鏡
の探針は、導体表面のごく近傍を当該表面に沿って走査
されると共にトンネル電流を検出する走査型トンネル顕
微鏡の探針において、上記探針の少なくとも先端部がイ
オン打ち込みによってその表面に導電性が付与されたダ
イヤモンドからなり、且つ先端が三角錐に平面機械研磨
して形成されていることを特徴とする。
の探針は、導体表面のごく近傍を当該表面に沿って走査
されると共にトンネル電流を検出する走査型トンネル顕
微鏡の探針において、上記探針の少なくとも先端部がイ
オン打ち込みによってその表面に導電性が付与されたダ
イヤモンドからなり、且つ先端が三角錐に平面機械研磨
して形成されていることを特徴とする。
ここで本願考案で平面機械研磨とは、砥石で機械的に表
面を研削し、平面に仕上げすることをいい、平面研磨盤
の回転砥石による研磨方法や平面の砥石に加工物を往復
摺動させて研磨するものである。
面を研削し、平面に仕上げすることをいい、平面研磨盤
の回転砥石による研磨方法や平面の砥石に加工物を往復
摺動させて研磨するものである。
〈作用〉 イオン打ち込みされたダイヤモンドは、その表面層は部
分的にダイヤモンド構造が崩れるが、トンネル電流を検
出するに十分な導電性が付与される。しかも、その表面
層は金属に較べて十分強固であり、その内側はダイヤモ
ンドであるので全体として強靱になる。しかも、表面層
は酸化も汚染もされにくい。
分的にダイヤモンド構造が崩れるが、トンネル電流を検
出するに十分な導電性が付与される。しかも、その表面
層は金属に較べて十分強固であり、その内側はダイヤモ
ンドであるので全体として強靱になる。しかも、表面層
は酸化も汚染もされにくい。
また、先端部は三角錐に形成されているので、先端は必
ず頂点となって鋭くなり、且つ剛性の高いものとなる。
ず頂点となって鋭くなり、且つ剛性の高いものとなる。
〈実施例〉 以下、本考案を実施例に基づいて説明する。
第１図には本考案の一実施例に係る走査型トンネル顕微
鏡の探針の外観を示す。同図に示すように、探針10はそ
の先端部がダイヤモンド11、他が金属構12からなり、ダ
イヤモンド11を含んだ先端部は三角錐に研摩されてい
る。そして、ダイヤモンド11にはイオンが打ち込まれて
おり、その表面に導電性が付与されている。
鏡の探針の外観を示す。同図に示すように、探針10はそ
の先端部がダイヤモンド11、他が金属構12からなり、ダ
イヤモンド11を含んだ先端部は三角錐に研摩されてい
る。そして、ダイヤモンド11にはイオンが打ち込まれて
おり、その表面に導電性が付与されている。
かかる探針10を製造するには、例えば金属棒12の先端に
ダイヤモンド11をろう付けなどの手段により固着した
後、その先端部と三角錐に研磨・成形し、次んでイオン
打ち込みを行うようにすればよい。
ダイヤモンド11をろう付けなどの手段により固着した
後、その先端部と三角錐に研磨・成形し、次んでイオン
打ち込みを行うようにすればよい。
このようにダイヤモンド11を取り付けた先端部を３面研
摩すると、必ず先端は３つの研磨面が交わる頂点となる
ので、極めて鋭く仕上げることができる。なお、実験に
よると0.1ミクロン以下の先端半径が得られた。
摩すると、必ず先端は３つの研磨面が交わる頂点となる
ので、極めて鋭く仕上げることができる。なお、実験に
よると0.1ミクロン以下の先端半径が得られた。
また、イオンの打ち込みには種々の元素が可能であり、
既知のイオン打ち込み技術を利用すればよい。この際、
三角錐形状であれば、そのうちの１面を下に向けた状態
でイオン打ち込みを行えば、２回の打ち込みで三角錐の
全体にイオンを打ち込むことができ、円錐や四角錐以上
の多角錐の場合より作業が容易となる。なお、探針によ
り検出すべきトンネル電流は通常ナノアンペアオーダで
あるので、ダイヤモンド11のごく表面層（サブミクロン
からミクロンオーダ）に導電性を付与すれば十分であ
る。
既知のイオン打ち込み技術を利用すればよい。この際、
三角錐形状であれば、そのうちの１面を下に向けた状態
でイオン打ち込みを行えば、２回の打ち込みで三角錐の
全体にイオンを打ち込むことができ、円錐や四角錐以上
の多角錐の場合より作業が容易となる。なお、探針によ
り検出すべきトンネル電流は通常ナノアンペアオーダで
あるので、ダイヤモンド11のごく表面層（サブミクロン
からミクロンオーダ）に導電性を付与すれば十分であ
る。
さらに、イオンが打ち込まれたダイヤモンド11の表面層
は部分的にダイヤモンド構造がくずれているが、金属に
較べると層そのものが強固であり、その内側はダイヤモ
ンドであるので、全体として強靱な探針となる。また、
この表面層は酸化せず、周囲雰囲気による汚染も少ない
という性質を有する。
は部分的にダイヤモンド構造がくずれているが、金属に
較べると層そのものが強固であり、その内側はダイヤモ
ンドであるので、全体として強靱な探針となる。また、
この表面層は酸化せず、周囲雰囲気による汚染も少ない
という性質を有する。
本実施例の探針を用いてへき開したグラファイト表面の
原子配列と、ポリカーボネート溝付き光ディスク基板
（0.6ミクロン幅、0.1ミクロン深さのＵ形溝形状）に金
薄膜をスパッタして導電性を付与した面の形状とを測定
した。これらの結果は第２図及び第３図に示す。
原子配列と、ポリカーボネート溝付き光ディスク基板
（0.6ミクロン幅、0.1ミクロン深さのＵ形溝形状）に金
薄膜をスパッタして導電性を付与した面の形状とを測定
した。これらの結果は第２図及び第３図に示す。
第２図に示すように、へき開したグラファイト表面の原
子配列の測定では、炭素の原子配列に相当する2.5Åピ
ッチの高低が、また第３図に示すように溝付き光ディス
ク基板の表面形状の測定では、ピッチ1.6μm,深さ約0.1
μｍの溝形状が、それぞれとらえられている。このよう
に、本実施例の探針10は、分解能において、従来の金属
探針に劣らないことが確認された。
子配列の測定では、炭素の原子配列に相当する2.5Åピ
ッチの高低が、また第３図に示すように溝付き光ディス
ク基板の表面形状の測定では、ピッチ1.6μm,深さ約0.1
μｍの溝形状が、それぞれとらえられている。このよう
に、本実施例の探針10は、分解能において、従来の金属
探針に劣らないことが確認された。
〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案に係る走査型トンネル顕微
鏡の探針は、先端部を表面にイオンを打ち込んだダイヤ
モンドで形成し且つ三角錐に成形されているので、強靱
で剛性が高く、酸化・汚染による劣化が少なく長寿命で
あり、しかも、容易に製造でき、高分解能が得られるも
のである。
鏡の探針は、先端部を表面にイオンを打ち込んだダイヤ
モンドで形成し且つ三角錐に成形されているので、強靱
で剛性が高く、酸化・汚染による劣化が少なく長寿命で
あり、しかも、容易に製造でき、高分解能が得られるも
のである。
第１図は一実施例に係る探針の外観図、第２図及び第３
図は試験結果を示す説明図である。 図面中、 10は探針、11はダイヤモンド、12は金属棒である。
図は試験結果を示す説明図である。 図面中、 10は探針、11はダイヤモンド、12は金属棒である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 菅 久作 東京都足立区新田１丁目16番７号 アダマ ンド工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−274801（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】導体表面のごく近傍を当該表面に沿って走
査されると共にトンネル電流を検出する走査型トンネル
顕微鏡の探針において、 上記探針の少なくとも先端部がイオン打ち込みによって
その表面に導電性が付与されたダイアモンドからなり、
且つ先端が機械研磨によって三角錐に形成されているこ
とを特徴とする走査型トンネル顕微鏡の探針。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989109657U JPH0755445Y2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 走査型トンネル顕微鏡の探針 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989109657U JPH0755445Y2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 走査型トンネル顕微鏡の探針 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0348702U JPH0348702U (ja) | 1991-05-10 |
| JPH0755445Y2 true JPH0755445Y2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=31658233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989109657U Expired - Lifetime JPH0755445Y2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 走査型トンネル顕微鏡の探針 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0755445Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005331184A (ja) * | 2004-05-20 | 2005-12-02 | Kuken Kogyo Co Ltd | 空調吹出口ユニット |
| JP5081606B2 (ja) * | 2007-12-19 | 2012-11-28 | 三洋電機株式会社 | 吹出ユニット、およびこれを用いた空気調和システム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2565336B2 (ja) * | 1987-05-06 | 1996-12-18 | セイコー電子工業株式会社 | 走査型トンネル顕微鏡 |
-
1989
- 1989-09-21 JP JP1989109657U patent/JPH0755445Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0348702U (ja) | 1991-05-10 |
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