Taramalı prob mikroskoplarının benzersiz avantajları
Taramalı prob mikroskobunun çalışma prensibi, mikroskobik veya mezoskopik aralıktaki çeşitli fiziksel özelliklere dayanmaktadır. İkisi arasındaki etkileşim, ikisi arasındaki etkileşimin sonuçlarını elde etmek amacıyla, incelenen maddenin yüzeyi üzerindeki ultra ince atomik çizgi sondasının taranmasıyla tespit edilir. Maddenin yüzey özelliklerini incelemek için farklı SPM türleri arasındaki temel fark, bunların uç özellikleri ve bunlara karşılık gelen uç-örnek etkileşiminin şeklidir.
Çalışma prensibi kuantum mekaniğindeki tünel nüfuz prensibinden gelmektedir. Çekirdeği, numunenin yüzeyini tarayabilen ve kendisi ile numune arasında belirli bir öngerilim voltajına sahip olan bir uçtur. Çapı atom ölçeğindedir. Elektron tünelleme olasılığı potansiyel bariyerin genişliği V(r) ile negatif bir üstel ilişkiye sahip olduğundan, uç ile numune arasındaki mesafe çok yakın olduğunda potansiyel bariyer çok ince hale gelir ve elektron bulutları üst üste gelir. Bir voltaj uygulandığında, elektronlar tünel etkisi yoluyla uçtan numuneye veya numuneden uca aktarılarak bir tünel akımı oluşturulabilir. Uç ile numune arasındaki tünelleme akımındaki değişikliklerin kaydedilmesiyle numunenin yüzey morfolojisi hakkında bilgi elde edilebilir.
Diğer yüzey analizi teknolojileriyle karşılaştırıldığında SPM'nin benzersiz avantajları vardır:
(1) Atomik düzeyde yüksek çözünürlüğe sahiptir. STM'nin numune yüzeyine paralel ve dik yönlerdeki çözünürlüğü sırasıyla 0.1nm ve 0.01nm'ye ulaşabilir ve tek atomlar çözülebilir.
(2) Yüzeyin gerçek uzaydaki üç boyutlu görüntüsü, gerçek zamanlı olarak elde edilebilir ve bu, yüzey yapılarını periyodik olarak veya periyodik olarak incelemek için kullanılabilir. Bu gözlemlenebilir performans, yüzey difüzyonu gibi dinamik süreçleri incelemek için kullanılabilir.
(3) Bireysel görüntü veya tüm yüzeyin ortalama özellikleri yerine, tek bir atomik katmanın yerel yüzey yapısı gözlemlenebilir. Bu nedenle yüzey kusurları, yüzeyin yeniden yapılandırılması, yüzeye adsorplanan cisimlerin şekli ve konumu ve adsorplanan cisimlerin neden olduğu etkiler doğrudan gözlemlenebilir. Yüzeyin yeniden yapılandırılması vb.
(4) Vakum, atmosfer ve normal sıcaklık gibi farklı ortamlarda çalışabilir ve hatta numuneleri suya ve diğer çözeltilere batırabilir. Özel bir numune hazırlama teknolojisine gerek yoktur ve tespit işlemi numunelere zarar vermez. Bu özellikler biyolojik numunelerin incelenmesi ve heterojen katalitik mekanizmaların, süper iletken mekanizmaların ve elektrokimyasal reaksiyonlar sırasında elektrot yüzeyi değişikliklerinin izlenmesi gibi farklı deney koşulları altında numune yüzeylerinin değerlendirilmesi için özellikle uygundur.
(5) Taramalı Tünel Spektroskopisi (STS) ile birlikte, yüzeydeki farklı seviyelerdeki durumların yoğunluğu, yüzey elektron tuzakları, yüzey potansiyel bariyerlerindeki değişiklikler ve enerji boşluğu yapıları gibi yüzey elektronik yapısı hakkında bilgiler elde edilebilir. .
