Úvod do rastrovacího tunelového elektronového mikroskopu
Rastrovací tunelový elektronový mikroskop (STM) je druh přístroje, který využívá tunelový efekt v kvantové teorii ke zkoumání struktury povrchu hmoty, využívá efekt kvantového tunelování elektronů mezi atomy ke konverzi uspořádání atomů na povrchu hmoty. do obrazových informací.
Úvod
Transmisní elektronová mikroskopie je užitečná při pozorování celkové struktury látky, ale je obtížnější analyzovat strukturu povrchu. Je to proto, že transmisní elektronová mikroskopie sestává z vysokoenergetické elektřiny procházející vzorkem za účelem získání informace, odrážející vnitřní informaci o látce vzorku. Přestože rastrovací elektronová mikroskopie (SEM) může odhalit určité povrchové podmínky, takzvaný „povrch“ analyzovaný je vždy v určité hloubce, protože dopadající elektrony mají vždy určité množství energie a pronikají do vnitřku vzorku a rychlost opletení je také velmi omezená. Polní emisní elektronovou mikroskopii (FEM) a polní iontovou mikroskopii (FIM) lze dobře použít pro povrchové studie, ale vzorky musí být speciálně připraveny a lze je umístit pouze na špičku velmi jemné jehly a vzorky je třeba schopný odolat vysokému elektrickému poli, což omezuje rozsah jeho použití.
Rastrovací tunelovací elektronová mikroskopie (STM) funguje na zcela jiném principu. Nezískává informace o materiálu vzorku působením elektronového paprsku na vzorek (např. transmisní a rastrovací elektronové mikroskopy), ani nezkoumá materiál vzorku zobrazením prostřednictvím tvorby emitovaného proudu (např. emise elektronu polem). mikroskopy) pomocí vysokého elektrického pole, které dává elektronům ve vzorku více energie než práce odtržení, ale sondováním tunelového proudu na povrchu vzorku, který lze použít pro zobrazení povrchu. Je to detekcí tunelového proudu na povrchu vzorku k zobrazení, aby se mohl studovat povrch vzorku.
Zásada
Rastrovací tunelový mikroskop je nový typ mikroskopu, který dokáže rozlišit povrchovou morfologii pevné látky detekcí tunelovacích proudů elektronů v atomech na povrchu pevné látky podle principu tunelového efektu v kvantové mechanice.
V důsledku tunelovacího efektu elektronů nejsou elektrony v kovu zcela omezeny na hranici povrchu, tj. hustota elektronů neklesne náhle na nulu na hranici povrchu, ale exponenciálně se rozpadá mimo povrch; délka rozpadu je asi 1 nm, což je míra úniku elektronu z bariéry povrchového potenciálu. Jsou-li dva kovy blízko sebe, mohou se jejich elektronová oblaka překrývat; pokud se mezi dva kovy přivede malé napětí, pak mezi nimi lze pozorovat proud (nazývaný tunelový proud).
