电子书《书语者》:扫描隧道显微镜到底是怎么一回事?

来源:百度文库 编辑:查人人中国名人网 时间:2024/04/28 13:47:21
经常能看到用扫描隧道显微镜拍摄的图片,那么什么是扫描隧道显微镜?为什么它能拍摄原子级以及更小尺度的图像呢?工作原理是什么?

扫描隧道显微镜

扫描隧道显微镜的英文缩写是stm。这是20世纪80年代初期出现的一种新型表面分析工具。其基本原理是基于量子力学的隧道效应和三维扫描。它是用一个极细的尖针(针尖头部为单个原子)去接近样品表面,当针尖和样品表面靠得很近,即小于1纳米时,针尖头部的原子和样品表面原子的电子云发生重叠。此时若在针尖和样品之间加上一个偏压,电子便会穿过针尖和样品之间的势垒而形成纳安级(10ˉ9 A)的隧道电流。通过控制针尖与样品表面间距的恒定,并使针尖沿表面进行精确的三维移动,就可将表面形貌和表面电子态等有关表面信息记录下来。

扫描隧道显微镜,具有很高的空间分辨率,横向可达0.l纳米,纵向可优于0.01纳米。它主要用来描绘表面三维的原子结构图,在纳米尺度上研究物质的特性,利用扫描隧道显微镜还可以实现对表面的纳米加工,如直接操纵原子或分子,完成对表面的剥蚀、修饰以及直接书写等。目前扫描隧道显微镜取得了一系列新进展,出现了原子力显微镜(afm)。弹道电子发射显微镜(BEEM)、光子扫描隧道显微镜(Pstm),以及扫描近场光学显微镜(SNOM)等。
参考资料:摘自《世界科技大博览》

扫描隧道显微镜

扫描隧道显微镜的英文缩写是STM。这是20世纪80年代初期出现的一种新型表面分析工具。其基本原理是基于量子力学的隧道效应和三维扫描。它是用一个极细的尖针(针尖头部为单个原子)去接近样品表面,当针尖和样品表面靠得很近,即小于1纳米时,针尖头部的原子和样品表面原子的电子云发生重叠。此时若在针尖和样品之间加上一个偏压,电子便会穿过针尖和样品之间的势垒而形成纳安级(10ˉ9 A)的隧道电流。通过控制针尖与样品表面间距的恒定,并使针尖沿表面进行精确的三维移动,就可将表面形貌和表面电子态等有关表面信息记录下来。

扫描隧道显微镜,具有很高的空间分辨率,横向可达0.l纳米,纵向可优于0.01纳米。它主要用来描绘表面三维的原子结构图,在纳米尺度上研究物质的特性,利用扫描隧道显微镜还可以实现对表面的纳米加工,如直接操纵原子或分子,完成对表面的剥蚀、修饰以及直接书写等。目前扫描隧道显微镜取得了一系列新进展,出现了原子力显微镜(AFM)。弹道电子发射显微镜(BEEM)、光子扫描隧道显微镜(PSTM),以及扫描近场光学显微镜(SNOM)等。
参考资料:摘自《世界科技大博览》