STM的工作原理

STM是利用量子化學(xué)中的隧道效應(yīng)．將原子線度的極細探針和被研究物質(zhì)表面作為兩個電極，當樣品與針尖的距離非常接近時(通常<1nm)．在外加電場(偏壓VO的作用下·電子會穿過兩個電極之間的勢壘流向另一個電極，產(chǎn)生隧道效應(yīng)．隧道電流(，)與針尖和樣品之間的距離(s)、樣品與探針的平均功函()及所加偏壓( )存在下述函數(shù)關(guān)系：

受隧道效應(yīng)的限制，STM只能獲得導(dǎo)體、半導(dǎo)體材料的表面形貌特征，對絕緣體無能為制隧道電流恒定，掃描過程中探針在垂直于樣品方向的高低變化即反映出樣品表面的起優(yōu)，將針尖的運動軌跡繪制成圖即獲得樣品表面三維形貌．此種掃描模式適用于表面起伏較大的樣品；另一種為恒高度模式：即控制針尖高度恒定，通過隧遭電流的變化獲得材料表面態(tài)密度的分布，進而分析材料表面的原子結(jié)構(gòu)．此模式只適用于起伏≤1nm的樣品，即具有原子級平面的樣品。

顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的計算原理