Растровый туннельный микроскоп (СТМ) — это один из типов сканирующих зондовых микроскопов, предназначенный для измерения рельефа проводящих поверхностей с высоким пространственным разрешением. Вот основные аспекты и применения растрового туннельного микроскопа:
Принцип работы
Туннельный ток:
В СТМ острая металлическая игла подводится к образцу на расстояние нескольких ангстрем (0.1 нм).
При подаче на иглу относительно образца небольшого потенциала возникает туннельный ток.
Величина этого тока экспоненциально зависит от расстояния образец-игла.
Сканирование:
Игла движется вдоль поверхности образца, туннельный ток поддерживается стабильным за счёт действия обратной связи.
Показания следящей системы меняются в зависимости от топографии поверхности.
Устройство
Зонд (игла):
Острая металлическая игла, которая сканирует поверхность образца.
Система перемещения:
Модуль для перемещения иглы и контроля расстояния игла-образец.
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).
Ограничения
Проводимость образца:
Поверхность должна иметь поверхностное сопротивление не более 20 М Ом/см².
Глубина канавки:
Глубина канавки должна быть меньше её ширины, чтобы избежать туннелирования с боковых поверхностей.
Применение
Нанотехнологии:
Исследование и анализ наноструктур и поверхностей.
Электроника:
Изучение и контроль поверхностей полупроводниковых устройств.
Материаловедение:
Анализ и характеристика материалов на микро- и наноуровне.
Заключение
Растровый туннельный микроскоп является мощным инструментом для высокоточного анализа и визуализации проводящих поверхностей на микро- и наноуровне. Его применение охватывает широкий спектр областей, включая нанотехнологии, электронику и материаловедение.
