DEVELOPMENT OF A TWO DEGREES OF FREEDOM LENGTH MEASUREMENT SYSTEM USING A CRYSTAL AS THE SCALE REFERENCE

以晶体为标尺基准的二自由度长度测量系统的研制

基本信息

  • 批准号:
    03555083
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10.43万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1991
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1991 至 1993
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We have investigated the possibility of using the lattice spacing of a crystal for metrology and accurate positioning. To carry out the research, we have built a scanning tunneling microscope (STM) with two tunneling-units (a dual tunneling-unit STM, DTU-STM), with an xy stage with two sample holders, The configuration enables simultaneous observation of a sample and the scale-reference crystal. As a result, it is possible to calibrate the lateral scales of the sample image by superposition of the crystalline lattice image. In order to access the accuracy of this measurement procedure, we have compared crystalline lattice images acquired simultaneously with the two tunneling-units. Matching of 99.98 +/- 0.03%. Although we have not measured the absolute accuracy of the system, the high repeatability of the experiment implies the procedure to give good results. We have succeeded in the software recognition of the atomic features, so it is safe to assume that an automated measurement machine, capable of measuring up to a few microns will be implemented in the near future.Study on the use of the STM and a crystal for sub-nanometer positioning control of the xy stage was also carried out. Lateral position modulation in the 10 pm order was used to measure the gradient of the surface with atomic resolution. By this technique, it becomes possible to recognize the local maximum and minimum of the topographic features, and thus implement active positioning of the xy stage using the lattice spacing as the reference. Positioning of the STM tip to a single atom was also confirmed for tens of minutes.
我们研究了利用晶体晶格间距进行计量和精确定位的可能性。为了进行研究,我们建立了一个具有两个隧道单元(双隧道单元STM, DTU-STM)的扫描隧道显微镜(STM),具有一个xy级和两个样品支架,该配置可以同时观察样品和尺度参考晶体。因此,可以通过叠加晶格图像来校准样品图像的横向尺度。为了获得该测量程序的准确性,我们比较了与两个隧道单元同时获得的晶格图像。匹配99.98 +/- 0.03%。虽然我们还没有测量系统的绝对精度,但实验的高重复性意味着该程序可以给出良好的结果。我们已经成功地在软件上识别了原子特征,因此可以肯定的是,在不久的将来,能够测量到几微米的自动测量机将被实现。研究了利用STM和晶体对xy工作台进行亚纳米定位控制的方法。采用10 pm量级的横向位置调制,以原子分辨率测量表面梯度。通过该技术,可以识别地形特征的局部最大值和最小值,从而实现以晶格间距为参考的xy阶段的主动定位。STM尖端对单个原子的定位也得到了数十分钟的确认。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
H.Kawakatsu and T.Higuchi: "A dual tunneling-unit scanning tunneling microscope" J.Vac.Sci.Technol.A8. 319-323 (1990)
H.Kawakatsu 和 T.Higuchi:“双隧道单元扫描隧道显微镜”J.Vac.Sci.Technol.A8。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
HIDEKI KAWAKATSU, YASUO HOSHI, TOSHIRO HIGUCHI, AND HITOSHI KITANO: "CRYSTALLINE LATTICE FOR METROLOGICAL APPLICATIONS AND POSITIONING CONTROL BY A DUAL TUNNELING-UNIT SCANNING TUNNELING MICROSCOPE" J.VAC.SCI.TECHNOL. B9. 651-654 (1991)
HIDEKI KAWAKATSU、YASUO HOSHI、TOSHIRO Higuchi 和 Hitoshi Kitano:“通过双隧道单元扫描隧道显微镜进行计量应用和定位控制的晶格”J.VAC.SCI.TECHNOL。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Kawakatsu,and T.Higuchi: "A dual tunneling-unit scanning tunneling microscope" J.Vac.Sci.Technol.A8. 319-323 (1990)
H.Kawakatsu 和 T.Higuchi:“双隧道单元扫描隧道显微镜”J.Vac.Sci.Technol.A8。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Kawakatsu,T.Higuchi,Y.Hoshi,and H.Kitano: "Crystalline lattice for metrological applications and positioning Control by a dual tunneling-unit Scanning tunneling microscope" J.Vac.Sci,Technol.B9. 651-654 (1991)
H.Kawakatsu、T.Higuchi、Y.Hoshi 和 H.Kitano:“通过双隧道单元扫描隧道显微镜进行计量应用和定位控制的晶格”J.Vac.Sci,Technol.B9。
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
HIDEKI KAWAKATSU, TOSHIRO HIGUCHI, HIROSHI KOUGAMI, MINORU KAWAI, MICHIHITO WATANABE, YASUO HOSHI, AND NOBUHISA NISHIOKI: "COMPARISON MEASUREMENT IN THE HUNDRED NANOMETER RANGE WITH A CRYSTALLINE LATTICE USING A DUAL TUNNELING-UNIT SCANNING TUNNELING MICR
HIDEKI KAWAKATSU、TOSHIRO HIGUCHI、HIROSHI KOUGAMI、MINORU KAWAI、MICHIHITO WATANABE、YASUO HOSHI 和 NOBUHISA NISHIOKI:“使用双隧道单元扫描隧道微克在百纳米范围内与晶格进行比较测量
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    2022
  • 资助金额:
    $ 10.43万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Elucidation of the Role of Atomic Structures of CeO2(111) on the Nucleation and Growth of Metal Clusters through in situ STM and Theory
合作研究:通过原位STM和理论阐明CeO2(111)原子结构对金属团簇成核和生长的作用
  • 批准号:
    2204074
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 10.43万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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知道了