【应用案例】扫描隧道显微镜STM

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描述

扫描隧道显微镜STM

扫描隧道显微镜 (Scanning Tunneling Microscope, 缩写为STM) 是一种扫描探针显微术工具,扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子,它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。此外,扫描隧道显微镜在低温下(4K)可以利用探针尖端精确操纵原子,因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。

STM工作原理

STM是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器。一根携带小小的电荷的探针慢慢地通过材料,一股电流从探针流出,通过整个材料,到底层表面。当探针通过单个的原子,通过流过探针的电流量波动,得到图片。

STM

 

STM

 

STM

 

STM

 

STM

扫描隧道显微镜的工作模式

◆ 恒电流模式

◆ 恒高度模式

扫描隧道显微镜是一个纳米级的随动系统,因此,电子学控制系统也是一个重要的部分。扫描隧道显微镜要用计算机控制步进电机的驱动,使探针逼近样品,进入隧道区,而后要不断采集隧道电流,在恒电流模式中还要将隧道电流与设定值相比较,再通过反馈系统控制探针的进与退,从而保持隧道电流的稳定。所有这些功能,都是通过电子学控制系统来实现的。

实例图片:

STM




审核编辑 黄宇

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