Политех в Сети

Сайт для Учебы

Сканирующий туннельный микроскоп

Рейтинг пользователей: / 1
ХудшийЛучший 

Сканирующий туннельный микроскоп – прибор для изучения поверхности твердых электропроводящих тел, основанный на сканировании металлического острия над поверхностью образца на расстоянии 3÷10 А0. Такое расстояние достаточно мало для туннелирования электронов через контакт, т. е. для протекания туннельного тока J≈1-10 нА между острием и образцом, при разности потенциалов и между ними от единиц мВ до нескольких вольт (в зависимости от материалов электродов и цепей). Цепь обратной связи поддерживает значение J постоянным, изменяя соответственно Z. Синхронная со сканированием запись сигнала обратной связи Uz (на двухкоординатном самописце – в виде кривых, на экране телевизионной трубки – в виде карты и т. п.) представляет собой увеличенную запись профиля поверхности постоянного туннельного тока J(X, Y). Она совпадает с геометрической поверхностью образца (X, Y), если высота потенциального барьера (работа выхода) электронов одинакова по всей поверхности S. В ином случае распределение (X, Y) может быть получено путем модуляции расстояния на частоте, более высокой, чем полоса пропускания цепи обратной связи, и измерения возникающей на этой частоте модуляции J, амплитуда которой пропорциональна . Т. о. В результате сканирования острия над участком исследуемой поверхности получаются одновременно ее профиль и распределение работы выхода (X, Y).

Сканирующий туннельный микроскоп изобретен Г. Биннингом и Г. Рорером в 1982 году. Разрешающая способность микроскопа по X, Y достигает ~1 А0, а по Z – порядка 0,01 А0.

Наиболее важные области применения сканирующего туннельного микроскопа:

— исследование атомного строения поверхностей, металлических, сверхпроводящих и полупроводящих структур;

— явлений адсорбции и поверхностных химических процессов;

— структуры молекул и биологических объектов;

— технологических исследований в области микро - и субмикроэлектроники, пленочных покрытий и обработки поверхностей;

— применение сканирующего туннельного микроскопа как инструмента обработки поверхностей в субмикроскопическом масштабе и т. д.