Uvod v vrstični tunelski elektronski mikroskop
Vrtilni tunelski elektronski mikroskop (STM) je nekakšen instrument, ki uporablja tunelski učinek v kvantni teoriji za raziskovanje strukture površine snovi, pri čemer uporablja kvantni tunelski učinek elektronov med atomi za pretvorbo razporeditve atomov na površini snovi v slikovne informacije.
Uvod
Transmisijska elektronska mikroskopija je uporabna pri opazovanju celotne strukture snovi, vendar je težje analizirati strukturo površine. To je zato, ker je transmisijska elektronska mikroskopija sestavljena iz visokoenergetske elektrike, ki prehaja skozi vzorec za pridobitev informacij, ki odražajo notranje informacije vzorčne snovi. Čeprav lahko vrstična elektronska mikroskopija (SEM) razkrije določene površinske pogoje, je analizirana tako imenovana "površina" vedno na določeni globini, ker imajo vpadni elektroni vedno določeno količino energije in prodrejo v notranjost vzorca, hitrost pletenja pa je tudi zelo omejena. Field Emission Electron Microscopy (FEM) in Field Ion Microscopy (FIM) se lahko dobro uporabljata za površinske študije, vendar je treba vzorce posebej pripraviti in jih je mogoče namestiti le na konico zelo tanke igle, vzorce pa je treba sposoben prenesti visoko električno polje, kar omejuje obseg njegove uporabe.
Vrstična tunelska elektronska mikroskopija (STM) deluje po popolnoma drugačnem principu. Ne pridobiva informacij o vzorčnem materialu z delovanjem elektronskega žarka na vzorec (npr. transmisijski in vrstični elektronski mikroskopi), niti ne preučuje vzorčnega materiala s slikanjem s tvorbo oddanega toka (npr. poljska emisija elektronov mikroskopi) s pomočjo močnega električnega polja, ki daje elektronom v vzorcu več energije kot delo odcepitve, ampak s sondiranjem tunelskega toka na površini vzorca, ki se lahko uporabi za slikanje površine. To je z zaznavanjem tunelskega toka na površini vzorca do slike, da se preuči površina vzorca.
Načelo
Vrstični tunelski mikroskop je nova vrsta mikroskopa, ki lahko razlikuje površinsko morfologijo trdne snovi z zaznavanjem tunelskih tokov elektronov v atomih na površini trdne snovi v skladu z načelom učinka tuneliranja v kvantni mehaniki.
Zaradi tunelskega učinka elektronov elektroni v kovini niso popolnoma omejeni znotraj površinske meje, tj. gostota elektronov ne pade nenadoma na nič na površinski meji, temveč eksponentno upada zunaj površine; razpadna dolžina je približno 1 nm, kar je merilo uhajanja elektronov iz površinske potencialne pregrade. Če sta dve kovini blizu druga drugi, se lahko njuni elektronski oblaki prekrivajo; če se med dvema kovinama uporabi majhna napetost, lahko med njima opazimo tok (imenovan tunelski tok).
