Taramalı prob mikroskobunun benzersiz avantajları
Taramalı Prob Mikroskobunun çalışma prensibi, mikroskobik veya mezoskopik aralıktaki çeşitli fiziksel özelliklere dayanır ve bunlar arasındaki etkileşim, incelenen maddenin yüzeyi üzerinde çok ince bir atomik doğrusallık taraması yapılarak tespit edilir. İncelenen maddenin yüzey özelliklerini elde etmek için, farklı SPM türleri arasındaki temel fark, iğnelerinin özelliklerindeki farklılıklarda ve bunların iğne örnekleriyle etkileşime girme yollarında yatmaktadır.
Çalışma prensibi kuantum mekaniğindeki tünelleme prensibinden türetilmiştir. Çekirdeğinde, kendisi ile numune arasında belirli bir ön gerilim gerilimi ile numune yüzeyini tarayabilen ve çapı atom ölçeğinde olan bir uç bulunur. Elektron tünelleme şansı, V(r) potansiyel bariyerinin genişliği ile negatif bir üstel ilişki gösterdiğinden, iğnenin ucu ile numune arasındaki mesafe çok yakın olduğunda, aralarındaki potansiyel bariyer çok ince hale gelir ve Elektron bulutları üst üste gelir ve iğnenin ucu ile numune arasına bir voltaj uygulanarak, elektronlar bir tünel oluşturacak şekilde tünelleme etkisi yoluyla uçtan numuneye veya numuneden iğnenin ucuna aktarılabilir. akım. Uç ile numune arasındaki tünelleme akımındaki değişikliklerin kaydedilmesiyle numunenin yüzey morfolojisi hakkında bilgi elde edilebilir.
SPM'nin diğer yüzey analiz tekniklerine göre benzersiz avantajları vardır:
(1) Bireysel atomların çözülebildiği numune yüzeyine paralel olarak 0,1 nm ve dik yönde 0,01 nm çözünürlüklerle atom düzeyinde yüksek çözünürlük.
(2) Periyodik veya periyodik olmayan yüzey yapılarının incelenmesi için kullanılabilen, gerçek uzayda yüzeyin üç boyutlu bir görüntüsü gerçek zamanlı olarak elde edilebilir ve bu gözlemlenebilir performans, dinamik süreçlerin incelenmesi için kullanılabilir. yüzey difüzyonu gibi.
(3) Bireysel görüntü veya tüm yüzeyin ortalama doğasından ziyade tek bir atomik katmanın lokal yüzey yapısını gözlemlemek mümkündür ve bu sayede yüzey kusurlarını, yüzey rekonstrüksiyonunu, morfolojisini ve konumunu doğrudan gözlemlemek mümkündür. yüzey adsorbatları ve adsorbatların neden olduğu yüzeyin yeniden yapılandırılması.
(4) Vakum, atmosfer, oda sıcaklığı vb. gibi farklı ortamlarda çalışabilir ve hatta numuneyi özel numune alma teknikleri gerektirmeyen ve tespit sırasında numuneye zarar vermeyen suya ve diğer çözeltilere batırabilir. işlem. Bu özellikler, biyolojik numunelerin incelenmesi ve numune yüzeyinin, çok fazlı katalitik mekanizma, süperiletkenlik mekanizması ve elektrokimyasal reaksiyonlar sırasında elektrot yüzeyi değişikliklerinin izlenmesi gibi farklı deneysel koşullar altında değerlendirilmesi için özellikle uygundur.
(5) Taramalı tünelleme spektroskopisi (STS) ile kombinasyon halinde, yüzeyin farklı seviyelerindeki durumların yoğunluğu, yüzey elektron tuzakları, yüzey potansiyel bariyerlerinin değişimi gibi yüzeyin elektronik yapısı hakkında bilgiler elde edilebilir. ve enerji boşluğu yapısı.
