Сканирующий туннельный микроскоп: различия между версиями
[отпатрулированная версия] | [отпатрулированная версия] |
MerlIwBot (обсуждение | вклад) м бот добавил: th:กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดในอุโมงค์ |
Addbot (обсуждение | вклад) м 32 интервики-ссылок перенесено на Викиданные, d:q175646 |
||
Строка 34: | Строка 34: | ||
{{Link FA|pl}} |
{{Link FA|pl}} |
||
{{Link GA|de}} |
{{Link GA|de}} |
||
[[ar:مجهر مسح نفقي]] |
|||
[[bg:Сканиращ тунелен микроскоп]] |
|||
[[bs:Skenirajući tunelski mikroskop]] |
|||
[[ca:Microscopi d'efecte túnel]] |
|||
[[cs:Řádkovací tunelový mikroskop]] |
|||
[[da:Scanning Tunnel Microscope]] |
|||
[[de:Rastertunnelmikroskop]] |
|||
[[en:Scanning tunneling microscope]] |
|||
[[eo:Tunel-efika mikroskopo]] |
|||
[[es:Microscopio de efecto túnel]] |
|||
[[fa:میکروسکوپ تونلی روبشی]] |
|||
[[fi:Tunnelointimikroskooppi]] |
|||
[[fr:Microscope à effet tunnel]] |
|||
[[he:מיקרוסקופ מינהור סורק]] |
|||
[[hi:अवलोकन टनलिंग सूक्ष्मदर्शी यंत्र]] |
|||
[[id:Mikroskop penerowongan payaran]] |
|||
[[it:Microscopio a effetto tunnel]] |
|||
[[ja:走査型トンネル顕微鏡]] |
|||
[[ml:സ്കാനിങ് ടണലിങ് സൂക്ഷ്മദർശിനി]] |
|||
[[nl:Scanning tunneling microscopy]] |
|||
[[no:Scanning tunneling mikroskop]] |
|||
[[pl:Skaningowy mikroskop tunelowy]] |
|||
[[pt:Microscópio de corrente de tunelamento]] |
|||
[[simple:Scanning tunneling microscope]] |
|||
[[sl:Vrstični tunelski mikroskop]] |
|||
[[sr:Скенирајући тунелски микроскоп]] |
|||
[[sv:Sveptunnelmikroskop]] |
|||
[[ta:வருடு ஊடுருவு நுண்ணோக்கி]] |
|||
[[th:กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดในอุโมงค์]] |
|||
[[uk:Тунельний мікроскоп]] |
|||
[[vi:Kính hiển vi quét chui hầm]] |
|||
[[zh:扫描隧道显微镜]] |
Версия от 14:19, 12 марта 2013
Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ, англ. STM — scanning tunneling microscope) — вариант сканирующего зондового микроскопа, предназначенный для измерения рельефа проводящих поверхностей с высоким пространственным разрешением. В СТМ острая металлическая игла подводится к образцу на расстояние нескольких ангстрем. При подаче на иглу относительно образца небольшого потенциала возникает туннельный ток. Величина этого тока экспоненциально зависит от расстояния образец-игла. Типичные значения 1—1000 пА при расстояниях около 1 Å. Сканирующий туннельный микроскоп первый из класса сканирующих зондовых микроскопов; атомно-силовой и сканирующий ближнепольный оптический микроскопы были разработаны позднее.
В процессе сканирования игла движется вдоль поверхности образца, туннельный ток поддерживается стабильным за счёт действия обратной связи, и показания следящей системы меняются в зависимости от топографии поверхности. Такие изменения фиксируются, и на их основе строится карта высот. Другая методика предполагает движение иглы на фиксированной высоте над поверхностью образца. В этом случае фиксируется изменение величины туннельного тока и на основе данной информации идет построение топографии поверхности.
Таким образом сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) включает следующие элементы:
- зонд (иглу),
- систему перемещения зонда относительно образца по 2-м (X-Y) или 3-м (X-Y-Z) координатам,
- регистрирующую систему.
Регистрирующая система фиксирует значение функции, зависящей от величины тока между иглой и образцом, либо перемещения иглы по оси Z. Обычно регистрируемое значение обрабатывается системой отрицательной обратной связи, которая управляет положением образца или зонда по одной из координат (Z). В качестве системы обратной связи чаще всего используется ПИД-регулятор. Ограничения на использование метода накладываются, во-первых, условием проводимости образца (поверхностное сопротивление должно быть не больше 20 МОм/см²), во-вторых, условием «глубина канавки должна быть меньше её ширины», потому что в противном случае может наблюдаться туннелирование с боковых поверхностей. Но это только основные ограничения. На самом деле их намного больше. Например, технология заточки иглы не может гарантировать одного острия на конце иглы, а это может приводить к параллельному сканированию двух разновысотных участков. Кроме ситуации глубокого вакуума, во всех остальных случаях мы имеем на поверхности осаждённые из воздуха частицы, газы и т. д. Технология грубого сближения также оказывает колоссальное влияние на действительность полученных результатов. Если при подводе иглы к образцу мы не смогли избежать удара иглы о поверхность, то считать иглу состоящей из одного атома на кончике пирамиды будет большим преувеличением.
История создания
Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) в современном виде изобретен (принципы этого класса приборов были заложены ранее другими исследователями) Гердом Карлом Биннигом и Генрихом Рорером из лаборатории IBM в Цюрихе в 1981 году. За это изобретение были удостоены Нобелевской премии по физике за 1986 год, которая была разделена между ними и изобретателем просвечивающего электронного микроскопа Э. Руска.
В СССР первые работы по этой тематике были сделаны в 1985 году в Институте Физических проблем АН СССР.
Литература
- Arie van Houselt and Harold J. W. Zandvliet. Colloquium: Time-resolved scanning tunneling microscopy (англ.) // Rev. Mod. Phys.. — 2010. — Vol. 82. — P. 1593—1605.