Taramalı tünelleme elektron mikroskobuna giriş
Taramalı tünelleme elektron mikroskobu (STM), madde yüzeyinin yapısını araştırmak için kuantum teorisindeki tünelleme etkisini kullanan, maddenin yüzeyindeki atomların düzenini dönüştürmek için atomlar arasındaki elektronların kuantum tünelleme etkisini kullanan bir tür alettir. görüntü bilgilerine girin.
giriiş
Transmisyon elektron mikroskobu, bir maddenin genel yapısının gözlemlenmesinde faydalıdır ancak yüzey yapısını analiz etmek daha zordur. Bunun nedeni, transmisyon elektron mikroskobunun, numune maddesinin iç bilgisini yansıtan bilgi elde etmek için numuneden geçen yüksek enerjili elektriği içermesidir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) belirli yüzey koşullarını ortaya çıkarabilse de, analiz edilen sözde "yüzey" her zaman belirli bir derinliktedir çünkü gelen elektronlar her zaman belirli bir miktarda enerjiye sahiptir ve numunenin iç kısmına nüfuz eder ve örgü hızı da çok sınırlıdır. Alan Emisyon Elektron Mikroskobu (FEM) ve Alan İyon Mikroskobu (FIM) yüzey çalışmaları için iyi bir şekilde kullanılabilir, ancak numunelerin özel olarak hazırlanması gerekir ve yalnızca çok ince bir iğnenin ucuna yerleştirilebilir ve numunelerin uygulama kapsamını sınırlayan yüksek bir elektrik alanına dayanabilir.
Taramalı tünelleme elektron mikroskobu (STM) tamamen farklı bir prensiple çalışır. Numune üzerinde bir elektron ışınının etkisi ile numune malzemesi hakkında bilgi elde etmez (örneğin, iletim ve taramalı elektron mikroskopları) veya numune malzemesini, yayılan bir akımın oluşumu yoluyla görüntüleyerek (örneğin, alan emisyon elektronu) incelemez. mikroskoplar), numunedeki elektronlara ayrılma işinden daha fazla enerji veren yüksek bir elektrik alanı aracılığıyla, ancak numunenin yüzeyinde yüzeyin görüntülenmesi için kullanılabilen bir tünelleme akımı araştırılarak. Numunenin yüzeyini incelemek için numunenin yüzeyindeki tünelleme akımını görüntüye tespit etmektir.
Prensip
Taramalı tünelleme mikroskobu, kuantum mekaniğindeki tünelleme etkisi prensibine göre katının yüzeyindeki atomlarda bulunan elektronların tünelleme akımlarını tespit ederek bir katının yüzey morfolojisini ayırt edebilen yeni bir mikroskop türüdür.
Elektronların tünelleme etkisi nedeniyle, metaldeki elektronlar tamamen yüzey sınırı içinde sınırlı değildir, yani elektronların yoğunluğu yüzey sınırında aniden sıfıra düşmez, ancak yüzeyin dışında katlanarak azalır; bozunma uzunluğu yaklaşık 1 nm'dir; bu, yüzey potansiyel bariyerinden elektron kaçışının ölçüsüdür. İki metal birbirine yakınsa elektron bulutları üst üste gelebilir; iki metal arasına küçük bir voltaj uygulanırsa, aralarında bir akım (tünel akımı adı verilir) gözlemlenebilir.
