結晶格子スケールの高精度化と格子カウンターの試作(光波絶対測長との比較)

高精度晶格标尺及晶格计数器原型机（与光波绝对长度测量比较）

基本信息

批准号：
07750134
负责人：
明田川正人
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

無応力状態の結晶格子表面の格子間隔は約0.2nmで安定しており、これは長さ基準になりうる。また、走査型トンネル顕微鏡(STM)は、実時間で原子像を観察できる顕微鏡であり、様々な分野への応用が期待されている。そこで、結晶格子をスケールとし、STMを検出器として組み合わせることにより、サブnmオーダの分解能を持つ、リニアスケールが製作可能である。本研究では、リニアスケールの開発と高精度化を試み、以下に示す研究成果を得た。(1)熱ドリフトの影響の低減:STMによる測長において熱ドリフトは、測長誤差の大きな要因であるため、測定の高速化は熱ドリフトの影響の低減に有効である。本研究では、500Hzの高速走査により、5nm×1.28μmの領域で原子像の取得に成功し、その結果、熱ドリフトによる測定誤差のを従来1/15以下に抑えることができた。(2)結晶格子スケールと回折格子との比較測長:結晶格子スケールと、SEM用の長さ基準として用いられている回折格子との比較測長を行った。その結果、光波絶対干渉計で検定した回折格子のピッチと結晶格子スケールによる測定値は、約1%の誤差で一致した。(3)STM探針の原子頂点への制止制御:結晶格子スケールを用いて、超精密位置決めを行う初段として、STM探針を原子頂点へ制止制御する手法を提案した。これは、トンネル電流をロックインアンプに入力し、微分信号を得て、探針を制御するものである。本研究では実際に原子頂点へ探針を制止させることはできなかったが、シミュレーション実験によりその有効性を確認した。

无应力状态的晶体晶格表面的晶格间距在约0.2 nm处稳定，这可以是长度参考。此外，扫描隧道显微镜（STM）是可以实时观察原子图像的显微镜，并有望应用于各种磁场。因此，通过将晶体晶格与量表相结合，将STM组合为检测器，可以产生具有在子NM顺序上分辨率的线性比例。在这项研究中，我们试图开发线性尺度并提高准确性，并获得以下研究结果。（1）减少热漂移的影响：在使用STM测量长度时，热漂移是长度测量误差的主要因素，因此加速测量可以有效地减少热漂移的影响。在这项研究中，在500Hz处进行高速扫描使我们能够在5nm x1.28μm区域成功获得原子图像，因此，由于过去的热漂移到过去小于1/15，我们能够抑制测量误差。（2）进行了晶格量表与衍射光栅之间的比较长度测量：晶格量表与用作SEM长度参考的衍射光栅之间的比较长度测量值。结果，使用绝对光波干涉仪测试的衍射光栅的音调和使用晶格刻度的测量值一致，误差约为1％。（3）控制对原子顶点的STM探针的停止控制：我们提出了一种方法，用于控制对原子顶点对STM探针的停止控制，作为使用Crystal Lattice量表进行超精确定位的第一阶段。这是将隧道电流输入到锁定放大器，获得差分信号并控制探针。在这项研究中，不可能实际停止原子顶点的探针，但是通过模拟实验证实了其有效性。