JPH0794967B2 - トンネル顕微鏡測定回路 - Google Patents
トンネル顕微鏡測定回路Info
- Publication number
- JPH0794967B2 JPH0794967B2 JP2068511A JP6851190A JPH0794967B2 JP H0794967 B2 JPH0794967 B2 JP H0794967B2 JP 2068511 A JP2068511 A JP 2068511A JP 6851190 A JP6851190 A JP 6851190A JP H0794967 B2 JPH0794967 B2 JP H0794967B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- test probe
- tip
- distance
- tunnel current
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 92
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 39
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 19
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 27
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 238000009924 canning Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000004574 scanning tunneling microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G01Q60/10—STM [Scanning Tunnelling Microscopy] or apparatus therefor, e.g. STM probes
- G01Q60/14—STP [Scanning Tunnelling Potentiometry]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/302—Contactless testing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/86—Scanning probe structure
- Y10S977/861—Scanning tunneling probe
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/86—Scanning probe structure
- Y10S977/872—Positioner
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、トンネル顕微鏡を用い、きわめて高い空間解
像度で短い時間枠内にストロボ走査によって電圧を測定
することに関し、特にトンネル電流は、トンネル・チッ
プとサンプリング対象の波形を示す導体との距離を変化
させることによって得られる。
像度で短い時間枠内にストロボ走査によって電圧を測定
することに関し、特にトンネル電流は、トンネル・チッ
プとサンプリング対象の波形を示す導体との距離を変化
させることによって得られる。
B.従来の技術 トンネル顕微鏡や走査型トンネル顕微鏡（STM）につい
ての説明は、米国特許第4665313号、同4698502号、同42
74318号、および同4343993号にみられる。また、「表面
形状測定用の簡易走査型トンネル顕微鏡（Simplified S
canning Tunneling Microscope for Surface Topograph
y Measurements）」、IBMテクニカル・ディスクロージ
ャ・ブレティン（IBM Technical Disclosure Bulleti
n）、1986年３月、pp.4356−4357、ビニーグ、IBMジャ
ーナル・オブ・リサーチ・アンド・デベロップメント
（IBM Journal of Research and Development）、1975
年、p.101、メイ他、アプライド・フィジクス・レター
ズ（Applied Physics Letters）、1987年、p.145、およ
びメンツェル他、スキャニング（Scanning）、1983年、
p.103、も同じ主題を扱っている。ホサカ他の「走査型
トンネル顕微鏡を用いた注入シリコン上のpn接合の観察
（Observation of pn Junctions on Implanted Silicon
Using a Scanning Tunneling Microscope）、アプライ
ド・フィジクス・レターズ（Applied Physics Letter
s）、1988年８月、pp.487−489およびムロルト他の「半
導体ヘテロ接合に関する走査型トンネル顕微鏡と電位差
計（Scanning Tunneling Microscopy and Potentiometr
y on a Semiconductor Heterojunction）、アプライド
・フィジクス・レターズ（Applied Physics Letter
s）、1987年５月、pp.1352−1354もSTMの利用について
報告している。
ての説明は、米国特許第4665313号、同4698502号、同42
74318号、および同4343993号にみられる。また、「表面
形状測定用の簡易走査型トンネル顕微鏡（Simplified S
canning Tunneling Microscope for Surface Topograph
y Measurements）」、IBMテクニカル・ディスクロージ
ャ・ブレティン（IBM Technical Disclosure Bulleti
n）、1986年３月、pp.4356−4357、ビニーグ、IBMジャ
ーナル・オブ・リサーチ・アンド・デベロップメント
（IBM Journal of Research and Development）、1975
年、p.101、メイ他、アプライド・フィジクス・レター
ズ（Applied Physics Letters）、1987年、p.145、およ
びメンツェル他、スキャニング（Scanning）、1983年、
p.103、も同じ主題を扱っている。ホサカ他の「走査型
トンネル顕微鏡を用いた注入シリコン上のpn接合の観察
（Observation of pn Junctions on Implanted Silicon
Using a Scanning Tunneling Microscope）、アプライ
ド・フィジクス・レターズ（Applied Physics Letter
s）、1988年８月、pp.487−489およびムロルト他の「半
導体ヘテロ接合に関する走査型トンネル顕微鏡と電位差
計（Scanning Tunneling Microscopy and Potentiometr
y on a Semiconductor Heterojunction）、アプライド
・フィジクス・レターズ（Applied Physics Letter
s）、1987年５月、pp.1352−1354もSTMの利用について
報告している。
基本的にトンネル顕微鏡では、導体先端と試料すなわち
測定対象の素子の間隔がきわめて縮められる。先端を流
れる電流によって電流が正確に測定される限りは表面の
特徴が写像される。しかしSTMのような構造は、前記の
ムロルトが報告しているような電位差計にも利用でき
る。
測定対象の素子の間隔がきわめて縮められる。先端を流
れる電流によって電流が正確に測定される限りは表面の
特徴が写像される。しかしSTMのような構造は、前記の
ムロルトが報告しているような電位差計にも利用でき
る。
変化の激しい波形を観測することの難しさとして、導体
先端すなわちプローブと測定対象の電圧を示す導体の表
面を含めた回路がRC回路の特性を示し、高速な波形を積
分するという問題がある。電流の測定には、他に適当な
処置を施さない場合、安定値に達するまでにそれぞれ数
ミリ秒かかる。
先端すなわちプローブと測定対象の電圧を示す導体の表
面を含めた回路がRC回路の特性を示し、高速な波形を積
分するという問題がある。電流の測定には、他に適当な
処置を施さない場合、安定値に達するまでにそれぞれ数
ミリ秒かかる。
C.発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、ストロボ式トンネル電位差計によって
電圧を正確に測定できるようにすることにある。また、
高速に変化する波形を正確に測定するために、（時間の
関数である）トンネル電流の指数関数的な性質を処理す
ることも本発明の目的である。
電圧を正確に測定できるようにすることにある。また、
高速に変化する波形を正確に測定するために、（時間の
関数である）トンネル電流の指数関数的な性質を処理す
ることも本発明の目的である。
D.課題を解決するための手段 上記の目的を他の目的も含めて達成するために、本発明
が提供する走査型トンネル顕微鏡（STM）は、テスト・
プローブ先端を含めたテスト・プローブと測定しやすい
位置に置かれた試料（すなわち被検査素子）を加えたも
のである。テスト・プローブは、その先端が試料（具体
的には試料表面に置かれる導体片）に近接しかつ離隔す
るよう支持される。テスト・プローブは、実施例によっ
ては、機械的発振器によって駆動され、所定の動きを作
り出す。機械的発振器はきわめて高い周波数（GHz帯域
など）で作動する。導体片と先端の間に流れるトンネル
電流（試料に瞬間的に生じる電位の強関数）は、（先端
と導体の）距離に対する電流の指数関数的従属性と先端
の動きを合成して決定される。サンプリングは、テスト
・プローブ先端の動きと同期がとられる。この同期は発
振器の出力による−−発振器出力の高周波または低調波
が利用できる。サンプリング対象の波形と実際のサンプ
リング時間をずらすには、標準的な移相器を用いるか、
またはトリガ周波数を発振器の低調波に対して少し補正
すればよい。
が提供する走査型トンネル顕微鏡（STM）は、テスト・
プローブ先端を含めたテスト・プローブと測定しやすい
位置に置かれた試料（すなわち被検査素子）を加えたも
のである。テスト・プローブは、その先端が試料（具体
的には試料表面に置かれる導体片）に近接しかつ離隔す
るよう支持される。テスト・プローブは、実施例によっ
ては、機械的発振器によって駆動され、所定の動きを作
り出す。機械的発振器はきわめて高い周波数（GHz帯域
など）で作動する。導体片と先端の間に流れるトンネル
電流（試料に瞬間的に生じる電位の強関数）は、（先端
と導体の）距離に対する電流の指数関数的従属性と先端
の動きを合成して決定される。サンプリングは、テスト
・プローブ先端の動きと同期がとられる。この同期は発
振器の出力による−−発振器出力の高周波または低調波
が利用できる。サンプリング対象の波形と実際のサンプ
リング時間をずらすには、標準的な移相器を用いるか、
またはトリガ周波数を発振器の低調波に対して少し補正
すればよい。
こうして本発明が提供するトンネル顕微鏡の測定回路で
は、テスト・プローブ先端と試料の距離によってトンネ
ル電流が変化する。この改良の特徴は、テスト・プロー
ブ先端と試料の距離を変える水晶発振器にある。
は、テスト・プローブ先端と試料の距離によってトンネ
ル電流が変化する。この改良の特徴は、テスト・プロー
ブ先端と試料の距離を変える水晶発振器にある。
本発明によるトンネル顕微鏡は、 試料およびこれに支持されるサンプリング用の導体と、 発振器駆動信号によって駆動される機械的発振器と、 テスト・プローブおよび前記機械的発振器によって生じ
る運動に応じて前記導体に近接し離隔するよう支持され
るテスト・プローブ先端と、 前記テスト・プローブ先端に流れるトンネル電流を検出
する手段とから構成される。
る運動に応じて前記導体に近接し離隔するよう支持され
るテスト・プローブ先端と、 前記テスト・プローブ先端に流れるトンネル電流を検出
する手段とから構成される。
機械的発振器は、実施例によっては、先端または試料に
表面波を発生させ、先端と試料の距離を変える表面波発
生器に代えられる。
表面波を発生させ、先端と試料の距離を変える表面波発
生器に代えられる。
E.実施例 第１図は、本発明による走査型トンネル顕微鏡の一般構
成を示す。適当なバイアスと励起信号によって駆動され
る機械的発振器100は、テスト・プローブ先端23を持つ
走査形トンネル顕微鏡を駆動する。機械的発振器とテス
ト・プローブ22は、発振器によって生じる動きがテスト
・プローブ先端23と試料24、特にテスト・プローブ先端
23と試料24に支持された導体25（試料にプリントされた
導体片）の距離ｄを変化させるように構成される。
成を示す。適当なバイアスと励起信号によって駆動され
る機械的発振器100は、テスト・プローブ先端23を持つ
走査形トンネル顕微鏡を駆動する。機械的発振器とテス
ト・プローブ22は、発振器によって生じる動きがテスト
・プローブ先端23と試料24、特にテスト・プローブ先端
23と試料24に支持された導体25（試料にプリントされた
導体片）の距離ｄを変化させるように構成される。
第２図は、時間の関数であるdmin、dmaxの距離の変化を
示す。機械的発振器による正弦波状の運動は、テスト・
プローブ先端23と導体25の距離ｄが時点t0、t1などで距
離dminが最小となるよう設定される。この運動は正弦波
を成すが、これ以外の時間に応じた動きも採用できる。
示す。機械的発振器による正弦波状の運動は、テスト・
プローブ先端23と導体25の距離ｄが時点t0、t1などで距
離dminが最小となるよう設定される。この運動は正弦波
を成すが、これ以外の時間に応じた動きも採用できる。
第３図は、距離ｄの関数であるトンネル電流ｉの変化を
示す。トンネル電流ｉは距離ｄの指数関数である。言う
までもなく、トンネル電流を発生させるのは試料と先端
の間の電位差であり、よってトンネル電流と電圧は強い
相関を有する。そこでトンネル電流は試料の電圧の標識
として用いられる。電流を測定して電圧を正確に測定す
るには、比較的安定した条件下で電流サンプルを採取す
る必要がある。中でも重要な条件は、サンプリング時の
距離ｄである。この条件を満足するのは、測定時の先端
と試料の距離dminが比較的安定している場合である。テ
スト・プローブ先端23と試料の導体25の距離ｄは変化す
るため（第２図）、先端23に伝わるトンネル電流は第４
図のような形をとる。つまり、テスト・プローブ先端23
と導体25の距離ｄがあるしきい値に達するまでは、トン
ネル電流は実質上全く流れない。トンネル電流はその
後、指数関数的に上昇し、t0で最大値に達する。距離ｄ
がまた大きくなると（t0後）、トンネル電流は指数関数
的に低下し、ある点までくるとほとんど流れなくなる。
この状態は、距離ｄがdmaxに達するまで続き、次に再び
下降し始める。時間がt1になる少し前にトンネル電流は
再び流れ始め、時間t1またはその付近で先端と導体の電
位差の最大関数［ｉ（ｕ）］に達し、また下降し始め
る。このトンネル電流の波形（第４図）は距離ｄの変化
に応じて繰り返される。
示す。トンネル電流ｉは距離ｄの指数関数である。言う
までもなく、トンネル電流を発生させるのは試料と先端
の間の電位差であり、よってトンネル電流と電圧は強い
相関を有する。そこでトンネル電流は試料の電圧の標識
として用いられる。電流を測定して電圧を正確に測定す
るには、比較的安定した条件下で電流サンプルを採取す
る必要がある。中でも重要な条件は、サンプリング時の
距離ｄである。この条件を満足するのは、測定時の先端
と試料の距離dminが比較的安定している場合である。テ
スト・プローブ先端23と試料の導体25の距離ｄは変化す
るため（第２図）、先端23に伝わるトンネル電流は第４
図のような形をとる。つまり、テスト・プローブ先端23
と導体25の距離ｄがあるしきい値に達するまでは、トン
ネル電流は実質上全く流れない。トンネル電流はその
後、指数関数的に上昇し、t0で最大値に達する。距離ｄ
がまた大きくなると（t0後）、トンネル電流は指数関数
的に低下し、ある点までくるとほとんど流れなくなる。
この状態は、距離ｄがdmaxに達するまで続き、次に再び
下降し始める。時間がt1になる少し前にトンネル電流は
再び流れ始め、時間t1またはその付近で先端と導体の電
位差の最大関数［ｉ（ｕ）］に達し、また下降し始め
る。このトンネル電流の波形（第４図）は距離ｄの変化
に応じて繰り返される。
試料の電圧を正確に測定できるのは、時点t0、t1などで
得られる最大トンネル電流が測定される場合である。測
定しようとする試料の電圧が変わらない場合は、サンプ
リング期間についての要件は存在しない。一方、測定さ
れた電圧が通常そうであるように周期性を示す（あるい
は周期的成分を持つ）場合は、波形を正確に記録するた
めにサンプリング時間を制御する、すなわち波形と同期
をとる必要がある。
得られる最大トンネル電流が測定される場合である。測
定しようとする試料の電圧が変わらない場合は、サンプ
リング期間についての要件は存在しない。一方、測定さ
れた電圧が通常そうであるように周期性を示す（あるい
は周期的成分を持つ）場合は、波形を正確に記録するた
めにサンプリング時間を制御する、すなわち波形と同期
をとる必要がある。
第５図は本発明の実施例を示す。機械的発振器100は水
晶発振器10を備え、その出力は（GHzの範囲が望まし
い）分電器11に入る。分電器11の出力の１つで圧電スタ
ック12が駆動される。圧電スタック12は、これに機械的
に接続されるテスト・プローブ22に機械的な運動を与え
る。テスト・プローブ22は、導体片25が形成される試料
24に隣接するよう配置される。圧電スタック12の機械的
運動に応じた動きがテスト・プローブ先端23に生じ、テ
スト・プローブ先端23と導体25の距離ｄが時間の関数と
して変化する（第２図）。通常、距離dminは５ないし10
Aの範囲、dmaxは約100Åである。
晶発振器10を備え、その出力は（GHzの範囲が望まし
い）分電器11に入る。分電器11の出力の１つで圧電スタ
ック12が駆動される。圧電スタック12は、これに機械的
に接続されるテスト・プローブ22に機械的な運動を与え
る。テスト・プローブ22は、導体片25が形成される試料
24に隣接するよう配置される。圧電スタック12の機械的
運動に応じた動きがテスト・プローブ先端23に生じ、テ
スト・プローブ先端23と導体25の距離ｄが時間の関数と
して変化する（第２図）。通常、距離dminは５ないし10
Aの範囲、dmaxは約100Åである。
分電器11のもう１つの出力は導体15に供給され、それに
より信号発生器27を起動できる。測定対象の電圧波形
は、信号発生器27によって得られ、導体26を通じて試料
に接続される。
より信号発生器27を起動できる。測定対象の電圧波形
は、信号発生器27によって得られ、導体26を通じて試料
に接続される。
実施例では、分電器から導体15への出力は分割器14へ送
られる。分割器14は、出力導体15′で、発振器10が作る
信号の高調波または低調波を出力するよう構成される。
出力導体15′の信号は次に、発生器27の駆動に用いられ
る。
られる。分割器14は、出力導体15′で、発振器10が作る
信号の高調波または低調波を出力するよう構成される。
出力導体15′の信号は次に、発生器27の駆動に用いられ
る。
第7A図と第7B図は、分割器14あるいはこれと同等の遅延
回路の効果を示す。第7A図は、圧電スタック12すなわち
パルス電流列ａないしｅが作る、時間の関数である距離
の変化を示す。第7B図は測定しようとする試料の波形を
示す−−電圧値ＡないしＥ（それぞれパルス電流ａない
しｅに対応）の個数を示している。最大パルス電流ａ
は、試料24の電圧が値Ａのとき得られ、最大電流ｂは試
料の電圧が値Ｂのとき得られる。以下同様である。最大
電流相互の期間は波形の期間と異なるため、第7A図、第
7B図に示した５つの測定値は、波形上の異なる点で得ら
れる。この方法により、測定回数を適宜設定でき、波形
を正確に描く包絡線が得られる。第7A図はまた、相対的
な遅延時間（△（ａ）、△（ｂ）、△（ｃ））によって
異なる試料が得られ波形が描かれる様子も示す。
回路の効果を示す。第7A図は、圧電スタック12すなわち
パルス電流列ａないしｅが作る、時間の関数である距離
の変化を示す。第7B図は測定しようとする試料の波形を
示す−−電圧値ＡないしＥ（それぞれパルス電流ａない
しｅに対応）の個数を示している。最大パルス電流ａ
は、試料24の電圧が値Ａのとき得られ、最大電流ｂは試
料の電圧が値Ｂのとき得られる。以下同様である。最大
電流相互の期間は波形の期間と異なるため、第7A図、第
7B図に示した５つの測定値は、波形上の異なる点で得ら
れる。この方法により、測定回数を適宜設定でき、波形
を正確に描く包絡線が得られる。第7A図はまた、相対的
な遅延時間（△（ａ）、△（ｂ）、△（ｃ））によって
異なる試料が得られ波形が描かれる様子も示す。
第６図の実施例では、機械的発振器を測定端に接続する
必要がない。第６図は、第５図と同様、先端22と試料24
上に支持される導体片25との位置関係を示す。ただし機
械的発振器は先端22に直結されず、分電器の出力が、試
料24に支持される音響変調器30に接続される。音響変調
器30は試料表面に波の形で機械的な運動を与える。波
は、測定端に対向する試料の部分に達すると、測定端22
と導体片25の距離ｄを変える働きをする。音響変調器30
と同期をとることで、第５図の場合と同様に先端25と試
料24との距離を同じように変化させることができる。ま
た、第６図の音響変調器は試料24に装着されているが、
先端22に装着しても同じ効果の得られることは明らかで
ある。音響変調器を先端に装着することで、試料と接触
しないようにした手法のメリットが生かせる。
必要がない。第６図は、第５図と同様、先端22と試料24
上に支持される導体片25との位置関係を示す。ただし機
械的発振器は先端22に直結されず、分電器の出力が、試
料24に支持される音響変調器30に接続される。音響変調
器30は試料表面に波の形で機械的な運動を与える。波
は、測定端に対向する試料の部分に達すると、測定端22
と導体片25の距離ｄを変える働きをする。音響変調器30
と同期をとることで、第５図の場合と同様に先端25と試
料24との距離を同じように変化させることができる。ま
た、第６図の音響変調器は試料24に装着されているが、
先端22に装着しても同じ効果の得られることは明らかで
ある。音響変調器を先端に装着することで、試料と接触
しないようにした手法のメリットが生かせる。
プローブ先端23と適当な試料の距離ｄを厳密に測定すれ
ば、実際に測定を行う前に計器を校正できることは明ら
かである。発振器を付勢しないでおくと、電流は安定し
従来からの手段で測定される。次に発振器を付勢し、第
１図ないし第５図について述べたように測定を行う。こ
れら２回の測定から、本発明によるゲートを設けた測定
と安定した測定との相関がわかる。このプロセスを代表
的な距離を変えて繰り返せば、校正曲線が描かれ、これ
から一定のゲートを設けた測定について安定した電流値
が得られる。
ば、実際に測定を行う前に計器を校正できることは明ら
かである。発振器を付勢しないでおくと、電流は安定し
従来からの手段で測定される。次に発振器を付勢し、第
１図ないし第５図について述べたように測定を行う。こ
れら２回の測定から、本発明によるゲートを設けた測定
と安定した測定との相関がわかる。このプロセスを代表
的な距離を変えて繰り返せば、校正曲線が描かれ、これ
から一定のゲートを設けた測定について安定した電流値
が得られる。
F.発明の効果 本発明により、テスト・プローブ先端と試料の距離によ
ってトンネル電流が変化し、テスト・プローブ先端と試
料の距離を変化させる水晶発振器を改良の特徴とするト
ンネル顕微鏡測定回路が提供される。
ってトンネル電流が変化し、テスト・プローブ先端と試
料の距離を変化させる水晶発振器を改良の特徴とするト
ンネル顕微鏡測定回路が提供される。
第１図は、試料とこれに担持されるサンプリング用の導
体に対してテスト・プローブを支持する機械的発振器で
あり、テスト・プローブ先端とサンプリング用導体の距
離ｄを示す図である。 第２図は、時間の関数である距離ｄの変化を示す波形図
である。 第３図は、距離ｄの関数であるトンネル電流の変化を示
す曲線図である。 第４図は、時間の関数である距離ｄの変化によって生
じ、時間の関数であるトンネル電流を示す図である。 第５図は、本発明の構成例を示す図である。 第６図は、本発明のもう１つの実施例を示す図である。 第7A図及び第7B図は、分割器14又は、これと同等の遅延
回路の効果を示す図である。
体に対してテスト・プローブを支持する機械的発振器で
あり、テスト・プローブ先端とサンプリング用導体の距
離ｄを示す図である。 第２図は、時間の関数である距離ｄの変化を示す波形図
である。 第３図は、距離ｄの関数であるトンネル電流の変化を示
す曲線図である。 第４図は、時間の関数である距離ｄの変化によって生
じ、時間の関数であるトンネル電流を示す図である。 第５図は、本発明の構成例を示す図である。 第６図は、本発明のもう１つの実施例を示す図である。 第7A図及び第7B図は、分割器14又は、これと同等の遅延
回路の効果を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項１】テストプローブ先端と試料との距離によっ
てトンネル電流が変化するトンネル顕微鏡測定回路にお
いて、 前記試料と前記テストプローブ先端との距離を周期的に
変動させるための発振手段と、 前記テストプローブ先端をその一端に有し、前記発振手
段に接続されており、その発振に応じて、前記試料の表
面と略ね垂直な方向で往復運動するテストプローブと、 前記テストプローブ先端に流れるトンネル電流を測定す
るための手段と、 前記試料と前記テストプローブ間に交流電圧を印加する
とともに、前記交流電圧の周期と異なる所定の間隔で前
記トンネル電流を測定するためのトリガ信号を発生する
ための手段と、 を含むトンネル顕微鏡測定回路。 - 【請求項２】前記発振手段が発振器駆動信号によって駆
動される機械的発振器である、請求項１のトンネル顕微
鏡測定回路。 - 【請求項３】テストプローブ先端と試料との距離によっ
てトンネル電流が変化するトンネル顕微鏡測定回路にお
いて、 前記試料に接続されており、前記試料と前記テストプロ
ーブ先端との距離を周期的に変動させるための発振手段
と、 前記テストプローブ先端をその一端に有するテストプロ
ーブと、 前記テストプローブ先端に流れるトンネル電流を測定す
るための手段と、 前記試料と前記テストプローブ間に交流電圧を印加する
とともに、前記交流電圧の周期と異なる所定の間隔で前
記トンネル電流を測定するためのトリガ信号を発生する
ための手段と、 を含むトンネル顕微鏡測定回路。 - 【請求項４】前記発振手段は音響変調器である、請求項
３のトンネル顕微鏡測定回路。 - 【請求項５】トンネル顕微鏡において、テストプローブ
先端と試料との距離を測定する方法であって， 前記テストプローブと前記試料との距離を周期的に変動
させるとともに、前記テストプローブと前記試料間に交
流電圧を印加しつつ、前記交流電圧の周期と異なる周期
で前記テストプローブの先端に流れるトンネル電流を測
定することによって複数の前記印加した電圧にそれぞれ
対応する複数のトンネル電流値を、前記試料上の一の測
定点について求め、前記複数のトンネル電流値から前記
一の測定点における前記距離を求める方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/327,863 US5019707A (en) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | High speed waveform sampling with a tunneling microscope |
| US327863 | 1994-10-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02285203A JPH02285203A (ja) | 1990-11-22 |
| JPH0794967B2 true JPH0794967B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=23278403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2068511A Expired - Lifetime JPH0794967B2 (ja) | 1989-03-23 | 1990-03-20 | トンネル顕微鏡測定回路 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5019707A (ja) |
| EP (1) | EP0388640B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0794967B2 (ja) |
| DE (1) | DE69003565T2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2775464B2 (ja) * | 1989-04-27 | 1998-07-16 | キヤノン株式会社 | 位置検出装置 |
| DE4324983C2 (de) * | 1993-07-26 | 1996-07-11 | Fraunhofer Ges Forschung | Akustisches Mikroskop |
| US5874668A (en) * | 1995-10-24 | 1999-02-23 | Arch Development Corporation | Atomic force microscope for biological specimens |
| KR100421375B1 (ko) * | 2001-01-15 | 2004-03-09 | 제원호 | 고속 주사탐침 현미경용 고주파 진동 탐침 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH643397A5 (de) * | 1979-09-20 | 1984-05-30 | Ibm | Raster-tunnelmikroskop. |
| DE3570012D1 (en) * | 1985-01-29 | 1989-06-08 | Ibm | Field-emission scanning auger electron microscope |
| US4665313A (en) * | 1985-06-28 | 1987-05-12 | International Business Machines Corporation | Apparatus and method for displaying hole-electron pair distributions induced by electron bombardment |
| EP0223918B1 (en) * | 1985-11-26 | 1990-10-24 | International Business Machines Corporation | Method and atomic force microscope for imaging surfaces with atomic resolution |
| US4724318A (en) * | 1985-11-26 | 1988-02-09 | International Business Machines Corporation | Atomic force microscope and method for imaging surfaces with atomic resolution |
| JPS63142202A (ja) * | 1986-12-05 | 1988-06-14 | Fujitsu Ltd | 高周波トンネル顕微鏡 |
| EP0290647B1 (en) * | 1987-05-12 | 1991-07-24 | International Business Machines Corporation | Oscillating quartz atomic force microscope |
-
1989
- 1989-03-23 US US07/327,863 patent/US5019707A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-02-19 DE DE90103155T patent/DE69003565T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-19 EP EP90103155A patent/EP0388640B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-03-20 JP JP2068511A patent/JPH0794967B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69003565T2 (de) | 1994-05-11 |
| JPH02285203A (ja) | 1990-11-22 |
| EP0388640A3 (en) | 1990-11-22 |
| EP0388640B1 (en) | 1993-09-29 |
| EP0388640A2 (en) | 1990-09-26 |
| US5019707A (en) | 1991-05-28 |
| DE69003565D1 (de) | 1993-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2915554B2 (ja) | バリアハイト測定装置 | |
| US5319977A (en) | Near field acoustic ultrasonic microscope system and method | |
| EP0410131B1 (en) | Near-field lorentz force microscopy | |
| Becker et al. | Electron interferometry at crystal surfaces | |
| JP2834173B2 (ja) | 走査型トンネル音響顕微鏡 | |
| US20060231756A1 (en) | Analytical scanning evanescent microwave microscope and control stage | |
| CN102654516B (zh) | 位移检测机构及使用该位移检测机构的扫描型探头显微镜 | |
| KR20180129941A (ko) | 헤테로다인 주사 탐침 현미경 방법 및 시스템 | |
| CN102692523B (zh) | 悬臂的振动特性测定方法 | |
| MacDonald et al. | Time‐resolved scanning electron microscopy and its application to bulk‐effect oscillators | |
| JPH0794967B2 (ja) | トンネル顕微鏡測定回路 | |
| JPH0343944A (ja) | 走査型分光顕微鏡及び走査型分光情報検出方法 | |
| US20080307864A1 (en) | Scan Type Probe Microscope | |
| CN112945960A (zh) | 一种高通量扫描探针显微成像系统 | |
| JPH0823014A (ja) | 信号波形測定装置及び信号波形測定方法 | |
| CN215985760U (zh) | 一种高通量扫描探针显微成像系统 | |
| Schmitt et al. | E-beam testing of high-speed electronic devices | |
| JPH0712824A (ja) | 電位分布測定機能を備える走査型トンネル顕微鏡 | |
| Said et al. | High resolution sampling electrostatic force microscopy using pulse width modulation technique | |
| Strozewski et al. | High-frequency surface-displacement detection using an STM as a mixer-demodulator | |
| JP2015172597A (ja) | 変位検出機構およびそれを用いた走査型プローブ顕微鏡 | |
| Bloom | Voltage-contrast scanning probe microscopy | |
| JP3376374B2 (ja) | プローブ顕微鏡における試料表面のイメージ作成方法 | |
| JP2002286613A (ja) | 高周波特性測定装置 | |
| JPH08248082A (ja) | 電位分布測定方法および走査型顕微鏡 |