Taramalı Tünelleme Elektron Mikroskobu Uygulamaları
Tünelleme mikroskobunun prensibi, fiziksel tünelleme etkisini ve tünelleme akımını akıllıca kullanmaktır. Metal gövdede çok sayıda "serbest" elektron vardır ve bu "serbest" elektronların metal gövdedeki enerji dağılımı Fermi seviyesinin yakınında yoğunlaşmıştır ve üzerinde Fermi seviyesinden daha yüksek enerjiye sahip potansiyel bir engel vardır. metal sınır. Bu nedenle, klasik fizik açısından, bir metaldeki "serbest" elektronlar, yalnızca enerjileri sınır bariyerinden daha yüksek olan elektronlar, metalin içinden dışarıya kaçabilir. Ancak kuantum mekaniğinin ilkelerine göre metallerdeki serbest elektronların da dalga özelliği vardır ve bu elektron dalgası metal sınırına ilerleyip bir yüzey bariyeriyle karşılaştığında bir kısmı iletilecektir. Yani, yüzey potansiyel bariyerinden daha düşük enerjiye sahip bazı elektronlar, metal yüzey potansiyel bariyerini geçebilir ve metal yüzey üzerinde bir "elektron bulutu" oluşturabilir. Bu etkiye tünelleme denir. Bu nedenle, iki metal birbirine yakın olduğunda (birkaç nanometreden daha az), iki metalin elektron bulutları birbirine nüfuz edecektir. Uygun bir voltaj uygulandığında, iki metal gerçekten temas halinde olmasa bile, bir metalden diğerine bir akım akacaktır. Bu akıma tünel akımı denir.
Tünel akımı ve tünel direnci, tünel boşluğundaki değişikliklere karşı çok hassastır. Tünel boşluğundaki 0.01nm'lik bir değişiklik bile tünel akımında önemli değişikliklere neden olabilir.
Her atomun belirli bir boyutu olduğundan, pürüzsüz numune yüzeyinden birkaç onda nanometre yükseklikte x ve y yönlerinde yüzeye paralel tarama yapmak için çok keskin bir prob (tungsten iğnesi gibi) kullanılırsa, Orta tünel boşluğu x ve y ile değişecek ve sondadan akan tünel akımı da farklı olacaktır. Bir nanometrenin birkaç yüzde biri kadar olan yükseklik değişimleri bile tünel açma akımlarına yansıtılabilir. Tünel açma akımındaki değişiklikleri kaydetmek için tarama probu ile senkronize edilmiş bir kayıt cihazı kullanılır ve birkaç yüz nanometre çözünürlüğe sahip bir taramalı tünelleme elektron mikroskobu görüntüsü elde edilebilir.
