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扫描隧道显微镜的工作原理及工作模式

2022年06月17日 10:17人气：1917

　　扫描隧道显微镜(STM)是一种扫描探针显微术工具，它可以让科学家观察和定位单个原子，具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。此外，仪器还可以在低温下(4K)可以利用探针尖精确操纵原子，因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。

　　STM的原理时当原子尺度的针尖在不到一个纳米的高度上扫描样品时，此处电子云重叠，外加一电压(2mV~2V)，针尖与样品之间产生隧道效应而有电子逸出，形成隧道电流。电流强度和针尖与样品间的距离有函数关系，当探针沿物质表面按给定高度扫描时，因样品表面原子凹凸不平，使探针与物质表面间的距离不断发生改变，从而引起电流不断发生改变。将电流的这种改变图像化即可显示出原子水平的凹凸形态。

　　仪器的工作模式有恒电流模式和恒高度模式两种。

　　1、恒电流模式：当原子尺度的针尖在不到一个纳米的高度上扫描样品时，此处电子云重叠，外加一电压(2mV~2V)，针尖与样品之间产生隧道效应而有电子逸出，形成隧道电流。电流强度和针尖与样品间的距离有函数关系，当探针沿物质表面按给定高度扫描时，因样品表面原子凹凸不平，使探针与物质表面间的距离不断发生改变，从而引起电流不断发生改变。将电流的这种改变图像化即可显示出原子水平的凹凸形态。

　　2、横高度模式：当原子尺度的针尖在不到一个纳米的高度上扫描样品时，此处电子云重叠，外加一电压(2mV~2V)，针尖与样品之间产生隧道效应而有电子逸出，形成隧道电流。电流强度和针尖与样品间的距离有函数关系，当探针沿物质表面按给定高度扫描时，因样品表面原子凹凸不平，使探针与物质表面间的距离不断发生改变，从而引起电流不断发生改变。将电流的这种改变图像化即可显示出原子水平的凹凸形态。

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