結晶格子をスケールとするサブナノメートル測長・加工機の開発研究

以晶格为标尺的亚纳米长度测量加工机的研发

基本信息

  • 批准号:
    08555034
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5.06万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    1996
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1996 至 1998
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

A lattice spacing of approximately 0.2 nm is stable and uniform over long range when the crystal are stress free. Using a scanning tunneling microscope (STM), it is possible to obtain an atomic image on crystalline surface in air. A digital lattice scale, obtained by combining a crystalline surface as reference scale and a STM as a detector, offer one method to measure length or displacement with subnanometer resolution. The following results were obtained.(1) An ultralow thermally drifted STM was constructed from ultralow linear expansion glass. Thermo-stabilized cell with temperature fluctuation of less than 0.05K was also developed. Using the both instruments minimum thermal drift of less than 0.2 nm/h at room temperature was achieved and a 5-micrometer-long atomic image of graphite was obtained. This result show feasibility of length measurement over 5-micrometer using regular crystalline lattice.(2) Tracking and movement control of the tip position of a STM by referring to atomic array on regular crystalline surface was developed. The maximum tracking length along atomic array on crystalline of graphite was around 100 nm. This control method can be extended to real-time length measurement with subnanometer resolution using regular crystalline lattice.
当晶体无应力时,晶格间距约为0.2 nm,在长范围内稳定均匀。利用扫描隧道显微镜(STM),可以获得空气中晶体表面的原子图像。通过结合晶体表面作为参考比例尺和STM作为检测器获得的数字晶格比例尺,提供了一种以亚纳米分辨率测量长度或位移的方法。得到了以下结果:(1)以超低线膨胀玻璃为材料,构建了超低热漂STM。研制了温度波动小于0.05K的热稳定电池。两种仪器在室温下均实现了小于0.2 nm/h的最小热漂移,并获得了5微米长的石墨原子图像。这一结果表明了用规则晶格测量5微米以上长度的可行性。(2)提出了基于晶体表面原子阵列的STM尖端位置跟踪与运动控制方法。石墨晶体上沿原子阵列的最大跟踪长度约为100 nm。这种控制方法可以扩展到亚纳米分辨率的实时长度测量。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Masato Aketagawa et al.: "Long atomic imaging over a 5-mum-long re-gion using ultra-low thermally drifted dual-tunneling-unit scanning tun-neling microscope in a thermo-stabilized cell" Review of Scientific Instruments. Vol.70, No.1. 133-136 (1999)
Masato Aketakawa 等人:“在热稳定单元中使用超低热漂移双隧道单元扫描隧道显微镜对 5 微米长的区域进行长原子成像”《科学仪器评论》。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Masato Aketagawa et al.: "Long atomic imaging over a 5-μm-long region using ultra-low thermally drifted dualtunneling-unit scanning tunneling microscope in a thermo-stabilized cell" Review of Scientific Instruments. 70・1. 133-136 (1999)
Masato Aketakawa 等人:“在热稳定单元中使用超低热漂移双隧道单元扫描隧道显微镜对 5 μm 长的区域进行长原子成像”科学仪器评论 70・136( 1999)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Masato Aketagawa et al.: "Direct Comparative Length Measurement be-tween Regular Crystalline Lattice and SEM Standard Grating Using Dual Tunneling Unit STM" Int.Journal of Machine Tools & Manufacture. Vol.38, No.5-6. 677-683 (1998)
Masato Aketakawa 等人:“使用双隧道单元 STM 进行规则晶格和 SEM 标准光栅之间的直接比较长度测量”Int.Journal of Machine Tools
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Masato Aketagawa et al.: "Small length measurement using regular crystalline lattice for reference(3rd report)-suppress of thermal drift and extension of measurement range over micrometers-" Journal of the Japan Society of Precision Engineering/Seimitsu K
Masato Aketakawa等人:“参考使用规则晶格的小长度测量(第三次报告)-抑制热漂移和扩展微米级测量范围-”日本精密工程学会杂志/Seimitsu K
  • DOI:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
明田川正人: "結晶格子を基準とする微小長さ測定(第1報)-2次元FFTによるSTM画像のゆがみ成分の抽出とその補正-" 精密工学会誌. 63・1. 108-113 (1997)
明川雅人:“基于晶格的微小长度测量(第1次报告)-通过二维FFT提取STM图像的畸变分量及其校正-”日本精密工程学会杂志63・1(108-113)。 1997)
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