Skaneeriva tunnel-elektronmikroskoobi tutvustus
Skaneeriv tunnelelektronmikroskoop (STM) on omamoodi instrument, mis kasutab kvantteoorias tunneliefekti aine pinna struktuuri uurimiseks, kasutades aatomitevahelise elektronide kvanttunneliefekti, et muuta aatomite paigutus aine pinnal. pilditeabesse.
Sissejuhatus
Transmissioonelektronmikroskoopia on kasulik aine üldise struktuuri vaatlemisel, kuid pinnastruktuuri analüüsimine on keerulisem. Seda seetõttu, et transmissioonelektronmikroskoopia koosneb suure energiaga elektrist, mis läbib proovi, et saada teavet, peegeldades proovi aine sisemist teavet. Kuigi skaneeriva elektronmikroskoopia (SEM) abil saab tuvastada teatud pinnatingimusi, on analüüsitav niinimetatud "pind" alati teatud sügavusel, kuna langevatel elektronidel on alati teatud kogus energiat ja need tungivad proovi sisemusse ning punumiskiirust. on samuti väga piiratud. Väljaemissioonielektronmikroskoopiat (FEM) ja Field Ion Microscopy (FIM) saab hästi kasutada pinnauuringuteks, kuid proovid tuleb spetsiaalselt ette valmistada ja neid saab asetada ainult väga peene nõela otsa ning proove tuleb suudab taluda tugevat elektrivälja, mis piirab selle rakendusala.
Skaneeriv tunnelelektronmikroskoopia (STM) töötab hoopis teisel põhimõttel. See ei saa proovimaterjali kohta teavet proovile avalduva elektronkiire toimel (nt ülekande- ja skaneerivad elektronmikroskoobid), samuti ei uurita proovimaterjali, pildistades seda kiirgava voolu (nt väljaemissiooni elektroni) moodustamise teel. mikroskoobid) suure elektrivälja abil, mis annab proovis olevatele elektronidele rohkem energiat kui eraldumise töö, kuid proovi pinnal oleva tunnelvoolu sondeerimisega, mida saab kasutada pinna pildistamiseks. Proovi pinna uurimiseks tuvastab see proovi pinnal tunnelivoolu.
Põhimõte
Skaneeriv tunnelmikroskoop on uut tüüpi mikroskoop, mis suudab eristada tahke aine pinnamorfoloogiat, tuvastades elektronide tunnelvoolud tahke aine pinnal olevates aatomites vastavalt kvantmehaanika tunneliefekti põhimõttele.
Elektronide tunneldava toime tõttu ei ole metallis elektronid täielikult pinnapiiris, st elektronide tihedus ei lange pinnapiiril ootamatult nulli, vaid laguneb eksponentsiaalselt väljaspool pinda; lagunemispikkus on umbes 1 nm, mis on pinnapotentsiaalibarjäärist elektronide väljapääsu mõõt. Kui kaks metalli on üksteise lähedal, võivad nende elektronpilved kattuda; kui kahe metalli vahele on rakendatud väike pinge, siis võib nende vahel täheldada voolu (nn tunnelvoolu).
