Знакомство со сканирующим туннельным электронным микроскопом
Сканирующий туннельный электронный микроскоп (СТМ) — это своего рода прибор, который использует эффект туннелирования в квантовой теории для исследования структуры поверхности материи, используя эффект квантового туннелирования электронов между атомами для преобразования расположения атомов на поверхности материи. в информацию изображения.
Введение
Просвечивающая электронная микроскопия полезна для наблюдения за общей структурой вещества, но проанализировать структуру поверхности сложнее. Это связано с тем, что трансмиссионная электронная микроскопия состоит из прохождения электричества высокой энергии через образец для получения информации, отражающей внутреннюю информацию вещества образца. Хотя сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) может выявить определенные состояния поверхности, так называемая анализируемая «поверхность» всегда находится на определенной глубине, поскольку падающие электроны всегда имеют определенное количество энергии и проникают внутрь образца, а скорость сплетения также весьма ограничен. Полевая эмиссионная электронная микроскопия (FEM) и полевая ионная микроскопия (FIM) могут хорошо использоваться для изучения поверхности, но образцы должны быть специально подготовлены и могут быть помещены только на кончик очень тонкой иглы, а также образцы должны быть тщательно обработаны. способен выдерживать сильное электрическое поле, что ограничивает область его применения.
Сканирующая туннельная электронная микроскопия (СТМ) работает по совершенно другому принципу. Он не получает информацию о материале образца путем воздействия электронного луча на образец (например, просвечивающие и сканирующие электронные микроскопы), а также не изучает материал образца путем его визуализации посредством формирования излучаемого тока (например, автоэлектронная эмиссия электронов). микроскопы) не с помощью сильного электрического поля, которое придает электронам в образце больше энергии, чем работа отрыва, а с помощью зондирования туннельного тока на поверхности образца, который можно использовать для визуализации поверхности. Это путем обнаружения туннельного тока на поверхности образца для получения изображения, чтобы изучить поверхность образца.
Принцип
Сканирующий туннельный микроскоп — это новый тип микроскопа, который может различать морфологию поверхности твердого тела путем обнаружения туннельных токов электронов в атомах на поверхности твердого тела в соответствии с принципом туннельного эффекта в квантовой механике.
Благодаря туннельному эффекту электронов электроны в металле не полностью удерживаются внутри границы поверхности, т. е. плотность электронов не падает внезапно до нуля на границе поверхности, а экспоненциально затухает вне поверхности; длина распада составляет около 1 нм, что является мерой ухода электронов из поверхностного потенциального барьера. Если два металла расположены близко друг к другу, их электронные облака могут перекрываться; если между двумя металлами приложить небольшое напряжение, то между ними можно наблюдать ток (называемый туннельным током).
