結晶格子を用いた実時間2次元ナノベクトルエンコーダの開発とアトムクラフトへの展開

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750137
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 明田川 正人 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (10231854)
• Keywords: 走査型トンネル顕微鏡(STM) / 結晶格子 / ナノメートル / 超精密位置決め / 2次元変位 / ロメクインアンプ

Research Abstract

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,これは普遍的な長さ基準になりうる.また,走査型トンネル顕微鏡(STM)は,大気中で原子像を捉えることのできる顕微鏡である.そこで,結晶格子間隔をスケールとし,STMを検出器として組み合わせれば,サブnmオーダ分解能の2次元変位計が製作可能であ.本研究では,実時間でサブナノメートル分解能の2次元変位・長さを検出し,かつ,XYステージを制御するシステムを実時間2次元ベクトル変位エンコーダと定義しこの開発を目的とする.本年度は以下の成果を得た.
(1)STM探針の原子頂点への静止制御
STM探針に高速ディザ-変調を加えて,変調信号とトンネル電流をロックイン同期検波をすることで結晶格子像のXY軸方向の傾斜信号を得,それを基にSTM探針を特定の原子頂点へ静止位置決めを行う実験を行った.XY軸方向の傾斜信号を0とするようにXYステージを制御し,結果としてSTM探針を原子頂点へ静止制御させることに成功した.
(2)STM探針の原子配列に沿った往復運動制御
(1)の方法を拡張し,XY軸方向の傾斜信号を実時間で組み合わせて,特定の原子配列に沿ってSTM探針を往復運動させる実験を行った.およそ5nmの範囲で,STM探針を原子配列に沿って往復運動させることが出来た.
実時間2次元ベクトル変位エンコーダの開発可能性を確認した.

Research Products

• [Publications] 明田川正人 他: "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)
• [Publications] 明田川正人 他: "結晶格子を基準とする微小長さ測定(第2報)-逆格子ベクトルを用いた自動格子計数法-" 精密工学会誌. 63・8. 1091-1095 (1997)
• [Publications] Masato Aketagawa et al.: "One micrometer range comparative length measurement using regular crystalline lattice and dual tunneling unit STM" Journal of Vacuum Science & Technology. B15・3. 574-578 (1997)
• [Publications] Masato Aketagawa et al.: "Direct length comparison between regular crystalline lattice and SEM standard grating using dual tunneling unit STM" International Journal of Machine Tools & Manufacture. 38 (号未定). (1998)
• [Publications] Masato Aketagawa et al.: "Length Measurement using regular crystalline lattice and a dual tunneling unit scanning tunneling microscope in a thermo-stabilized Cell" Measurement Science & Technology. 9・6 (未定). (1998)