Pásztázó alagútmikroszkóp (STM, eng. STM - pásztázó alagútmikroszkóp ) - a pásztázó szonda mikroszkóp egy változata , amelyet vezető felületek domborművének mérésére terveztek nagy térbeli felbontással.
Az STM-ben éles fémtűt visznek a mintához több angström ( 0,1 nm ) távolságra. Ha a tűre a mintához képest kis potenciált alkalmazunk, alagútáram keletkezik . Ennek az áramnak a nagysága exponenciálisan függ a minta-tű távolságtól. A tipikus áramerősség 1-1000 pA körülbelül 1 Å minta-tű távolságnál . A pásztázó alagútmikroszkóp az első a pásztázó szondás mikroszkópok osztályában ; atomi erő és pásztázó közeli tér optikai mikroszkópokat később fejlesztettek ki.
A pásztázás során a tű a minta felületén mozog, az alagútáram a visszacsatolás miatt stabilan marad, a szervorendszer leolvasásai a felület domborzatának függvényében változnak. Az ilyen változtatásokat rögzítik, és ezek alapján magassági térképet készítenek. Egy másik technika magában foglalja a tű mozgatását a minta felülete felett meghatározott magasságban. Ebben az esetben az alagútáram nagyságának változását rögzítjük, és ennek alapján készítjük el a felszíni domborzatot .
A pásztázó alagútmikroszkóp (STM) a következő elemeket tartalmazza:
A rögzítő rendszer rögzíti a függvény értékét, amely a tű és a minta közötti áramerősségtől, illetve a tű Z tengely mentén történő mozgásától függ, általában a rögzített értéket egy negatív visszacsatoló rendszer dolgozza fel, amely szabályozza a tű és a minta helyzetét. minta vagy szonda az egyik koordináta (Z) mentén. A leggyakrabban használt visszacsatoló rendszer a PID szabályozó . A módszer használatára vonatkozó korlátozásokat egyrészt a minta vezetőképességének feltétele ( a felületi ellenállás nem haladhatja meg a 20 M Ohm / cm² -t), másrészt a „horony mélységének kisebbnek kell lennie” feltétel. mint a szélessége”, mert egyébként alagút az oldalfelületekről. De ezek csak a fő korlátozások. Valójában sokkal több van. Például a tűélezési technológia nem tudja garantálni, hogy a tű végén egyetlen pont legyen, és ez két különböző magasságú terület párhuzamos szkenneléséhez vezethet. A mélyvákuum helyzetén kívül minden más esetben a levegőből lerakódott részecskék, gázok stb. vannak a felszínen.. A nyers megközelítés technológiája is óriási hatással van a kapott eredmények érvényességére . Ha a tűt a mintához közelítve nem tudnánk elkerülni, hogy a tű a felületre ütközzen, akkor nagy túlzás lenne azt tekinteni, hogy a tű egy atomból áll a piramis csúcsán.
A pásztázó alagútmikroszkópot (STM) modern formájában 1981-ben találták fel (ennek az osztálynak az alapelveit korábban más kutatók határozták meg) Gerd Karl Binnig és Heinrich Rohrer , az IBM zürichi ( Svájc ) laboratóriumából . 1986- ban Binnig és Rohrer Nobel -díjat kapott az STM feltalálásáért, E. Rusk pedig a transzmissziós elektronmikroszkóp feltalálásáért .
A Szovjetunióban az első munkákat ebben a témában 1985-ben a Szovjetunió Tudományos Akadémia Fizikai Problémák Intézete készítette .
| Pásztázó szonda mikroszkópia | ||
|---|---|---|
| A mikroszkópok fő típusai | ||
| Egyéb módszerek |
| |
| Eszközök és anyagok | ||
| Lásd még | ||