En introduktion till det sveptunnelelektronmikroskop
Scanning tunneling electron microscope (STM) är ett slags instrument som använder tunneleffekten i kvantteorin för att undersöka strukturen på materiens yta, genom att använda kvanttunneleffekten av elektroner mellan atomer för att omvandla arrangemanget av atomer på materiens yta till bildinformation.
Introduktion
Transmissionselektronmikroskopi är användbar för att observera den övergripande strukturen av ett ämne, men det är svårare att analysera ytstrukturen. Detta beror på att transmissionselektronmikroskopi består av högenergielektricitet som passerar genom provet för att erhålla information, som återspeglar provsubstansens interna information. Även om svepelektronmikroskopi (SEM) kan avslöja vissa ytförhållanden, är den så kallade "ytan" som analyseras alltid på ett visst djup eftersom infallande elektroner alltid har en viss mängd energi och tränger in i det inre av provet, och fläthastigheten är också mycket begränsad. Fältemissionselektronmikroskopi (FEM) och fältjonmikroskopi (FIM) kan väl användas för ytstudier, men proverna måste vara speciellt förberedda och kan endast placeras på spetsen av en mycket fin nål, och proverna måste kan motstå ett högt elektriskt fält, vilket begränsar dess tillämpningsområde.
Scanning tunneling elektronmikroskopi (STM) fungerar på en helt annan princip. Den erhåller inte information om provmaterialet genom inverkan av en elektronstråle på provet (t.ex. transmissions- och svepelektronmikroskop), och den studerar inte heller provmaterialet genom att avbilda det genom bildandet av en emitterad ström (t.ex. fältemissionselektron). mikroskop) med hjälp av ett högt elektriskt fält som ger elektroner i provet mer energi än lösgöringsarbetet, men genom att sondera en tunnelström på provets yta, som kan användas för att avbilda ytan. Det är genom att detektera tunnelströmmen på ytan av provet till bild, för att studera provets yta.
Princip
Skanningstunnelmikroskopet är en ny typ av mikroskop som kan särskilja ytmorfologin hos ett fast ämne genom att detektera tunnelströmmar av elektroner i atomerna på ytan av det fasta ämnet enligt principen om tunneleffekten inom kvantmekaniken.
På grund av elektronernas tunneleffekt är elektronerna i metallen inte helt instängda inom ytgränsen, dvs elektrondensiteten sjunker inte plötsligt till noll vid ytgränsen, utan avklingar exponentiellt utanför ytan; sönderfallslängden är cirka 1 nm, vilket är måttet på elektronflykten från ytpotentialbarriären. Om två metaller är nära varandra kan deras elektronmoln överlappa varandra; om en liten spänning appliceras mellan de två metallerna kan en ström (kallad en tunnelström) observeras mellan dem.
