주사형 터널링 전자현미경 소개
주사터널링전자현미경(STM)은 양자이론의 터널링 효과를 이용해 물질 표면의 구조를 조사하는 장비의 일종으로, 원자 간 전자의 양자 터널링 효과를 이용해 물질 표면의 원자 배열을 변환한다. 이미지 정보로.
소개
투과전자현미경은 물질의 전체 구조를 관찰하는 데 유용하지만 표면 구조를 분석하는 것은 더 어렵습니다. 투과전자현미경은 시료 물질의 내부 정보를 반영하여 정보를 얻기 위해 시료를 통과하는 고에너지 전기로 구성되기 때문입니다. 주사전자현미경(SEM)으로 특정 표면 상태를 밝힐 수 있지만, 입사된 전자는 항상 일정량의 에너지를 갖고 시료 내부로 침투하기 때문에 소위 분석되는 '표면'은 항상 일정한 깊이에 있고, 편조율은 또한 매우 제한적입니다. 전계방출전자현미경(FEM)과 전계이온현미경(FIM)은 표면 연구에 잘 사용될 수 있지만 시료를 특별히 준비해야 하고 아주 가는 바늘 끝에만 놓을 수 있고 시료를 채취해야 합니다. 높은 전기장을 견딜 수 있어 적용 범위가 제한됩니다.
주사 터널링 전자 현미경(STM)은 완전히 다른 원리로 작동합니다. 시료에 대한 전자빔의 작용(예: 투과 및 주사 전자 현미경)을 통해 시료 물질에 대한 정보를 얻지 않으며, 방출된 전류(예: 전계 방출 전자)의 형성을 통해 영상화하여 시료 물질을 연구하지 않습니다. 현미경) 분리 작업보다 샘플의 전자에 더 많은 에너지를 제공하는 높은 전기장을 사용하지만 샘플 표면의 터널링 전류를 프로빙하여 표면 이미징에 사용할 수 있습니다. 샘플 표면의 터널링 전류를 감지하여 이미지화하여 샘플 표면을 연구하는 것입니다.
원칙
주사터널링현미경은 양자역학의 터널링 효과 원리에 따라 고체 표면에 있는 원자 내 전자의 터널링 전류를 검출해 고체의 표면 형태를 구별할 수 있는 새로운 형태의 현미경이다.
전자의 터널링 효과로 인해 금속의 전자는 표면 경계 내에 완전히 국한되지 않습니다. 즉, 전자 밀도는 표면 경계에서 갑자기 0으로 떨어지지 않지만 표면 외부에서는 기하급수적으로 감소합니다. 붕괴 길이는 약 1nm이며, 이는 표면 전위 장벽에서 전자가 탈출하는 정도를 나타냅니다. 두 금속이 서로 가까이 있으면 전자 구름이 겹칠 수 있습니다. 두 금속 사이에 작은 전압이 가해지면 두 금속 사이에 전류(터널링 전류라고 함)가 관찰될 수 있습니다.
