扫描隧道显微镜工作原理是怎样的?

爱上泽先生 2024-06-26 17:17:30
最佳回答
扫描隧道显微镜的工作原理:
就如同一根唱针扫过一张唱片,一根探针慢慢地通过要被分析的材料(针尖极为尖锐,仅仅由一个原子组成)。一个小小的电荷被放置在探针上,一股电流从探针**,通过整个材料,到底层表面。当探针通过单个的原子,流过探针的电流量便有所不同,这些变化被记录下来。电流在流过一个原子的时候有涨有落,如此便极其细致地探出它的轮廓。在许多的流通后,通过绘出电流量的波动,人们可以得到组成一个网格结构的单个原子的美丽图片。扫描隧道显微镜 scanning tunneling microscope 缩写为stm。它作为一种扫描探针显微术工具,扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子,它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。此外,扫描隧道显微镜在低温下(4k)可以利用探针尖端精确操纵原子,因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。向左转|向右转扩展资料:
应用:
隧道显微镜的原理是巧妙地利用了物理学上的隧道效应及隧道电流。金属体内存在大量"自由"电子,这些"自由"电子在金属体内的能量分布集中于费米能级附近,而在金属边界上则存在一个能量比费米能级高的势垒。因此,从经典物理学来看,在金属内的"自由"电子,只有能量高于边界势垒的那些电子才有可能从金属内部逸出到外部。但根据量子力学原理,金属中的自由电子还具有波动性,这种电子波在向金属边界传播而遇到表面势垒时,会有一部分透射。也就是说,会有部分能量低于表面势垒的电子能够穿透金属表面势垒,形成金属表面上的"电子云。这种效应称为隧道效应。所以,当两种金属靠得很近时(几纳米以下),两种金属的电子云将互相渗透。当加上适当的电压时,即使两种金属并未真正接触,也会有电流由一种金属流向另一种金属,这种电流称为隧道电流。参考资料来源:百科—扫描隧道显微镜 20210311
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