Taramalı Tünel Elektron Mikroskobu Uygulamaları
Tünelleme mikroskobunun ilkesi, fizikteki tünelleme etkisinden ve tünelleme akımından akıllıca yararlanmaktır. Metal gövdede çok sayıda "serbest" elektron vardır, metal gövdedeki bu "serbest" elektronların enerji dağılımı Fermi enerji seviyesi civarında yoğunlaşırken, metal sınırında daha yüksek bir enerji vardır. potansiyel bariyerin Fermi enerji seviyesi. Dolayısıyla klasik fizik açısından bakıldığında, metalin içindeki "serbest" elektronlar, yalnızca bu elektronların sınır potansiyel bariyerinden daha yüksek olan enerji metalden dışarıya kaçabilmektedir. Ancak kuantum mekaniğine göre metaldeki serbest elektronların da uçuculuğu vardır ve bu elektron dalgası metal sınırına doğru yayılıp yüzey potansiyel bariyeriyle karşılaştığında bir miktar iletim olacaktır. Yani elektronun yüzey potansiyel bariyerinin altındaki enerjinin bir kısmı metal yüzey bariyerini delebilir, metal yüzeyinde "elektron bulutu" oluşur. Bu etkiye tünel etkisi denir. Bu nedenle, iki metal birbirine çok yakın olduğunda (birkaç nanometrenin altında), iki metalin elektron bulutları birbirine nüfuz edecektir. Uygun voltaj eklendiğinde iki metal gerçekte temas halinde olmasa bile bir metalden diğerine tünel akımı adı verilen bir akım akacaktır.
Tünel akımı ve tünel boşluğu ile tünel direnci tünel boşluğundaki değişikliklere karşı çok hassastır, sadece 0.01nm'lik bir değişiklik bile tünel akımında önemli değişikliklere neden olabilir.
Çok keskin bir prob (tungsten iğnesi gibi) numunenin pürüzsüz yüzeyinden nanometrenin birkaç onda biri kadar uzaklıkta yüzeye paralel ise x, y yönünde tarama yapılır, çünkü her atomun belirli bir boyutu vardır ve dolayısıyla tarama işleminde tünel boşluğu x, y ile farklı ve farklı olacaktır, prob içinden akan tünelleme akımı da farklıdır. Bir nanometrenin yüzde birkaçı kadar bir yükseklik değişikliği bile tünel akımına yansıyabilir. Senkronize bir kayıt cihazı ile bir tarama probu kullanıldığında, tünelleme akımındaki değişiklikler kaydedilecek, taramalı tünelleme elektron mikroskobu görüntülerinin birkaç nanometre çözünürlüğünde elde edebilirsiniz.
