Charakterystyka STM STM - NaioSTM

STM czyli skaningowy mikroskop tunelowy (ang. scanning tunneling microscope) był pierwszym urządzeniem pozwalającym uzyskać obraz preparatu w przestrzeni rzeczywistej w rozdzielczości atomowej. Obrazy powstają na skutek konwolucji obrazu powierzchni i miejscowej gęstości stanów elektronowych. Dla poprawności przeprowadzonego pomiaru jest bardzo ważne aby przyłożone natężenie prądu tunelowego było na stałym poziomie.

Tryby pracy mikroskopu tunelowego:

  • Tryb bezkontaktowy (Constant Height Mode) – stała odległość ostrza od próbki; analiza zmian natężenia prądu między ostrzem a próbką;
  • Tryb kontaktowy (Constant Current Mode) – stałe natężenie prądu; analiza zmiany odległości miedzy ostrzem a próbką.

Zasada działania STM-ów

W mikroskopie elektronowym tunelowym stosuje się ostrą, przewodzącą sondę skanującą. Ostrze wykonane jest z wolframu i ma zazwyczaj kształt stożka, który zakończony jest pojedynczym atomem. Taka budowa ostrza zapewnia uzyskanie wysokiej rozdzielczości w kierunku poziomym. Wysoka zdolność rozdzielcza mikroskopu w kierunku pionowym uzyskiwana jest dzięki zależności pomiędzy natężeniem prądu, a odległością pomiędzy ostrzem a preparatem. Między sondą a próbką przykładane jest napięcie polaryzujące kilku woltów, które tworzy różnicę potencjałów. Kiedy sonda zbliży się do badanej powierzchni na odległość mniejszą niż 1 nm elektrony próbki i sondy zaczynają tunelować na skutek emisji polowej. Elektrony przeskakują z próbki do sondy lub odwrotnie w zależności od znaku różnicy potencjału. Kiedy na skutek odziaływań ostrza z próbką mierzone natężenie prądu różni się ostrze skanujące przesuwane jest przez mechanizm pizoelektryczny do pozycji w której ma wartość wyjściową. Informacje na temat zmiany gęstości elektronowej preparatu powstają na skutek analizy ruchu ostrza.

STMZastosowanie mikroskopów STM

Technika ta pozwala na analizę powierzchni preparatów, które są przewodnikami lub półprzewodnikami. Znajduje również zastosowanie przy detekcji charakterystycznych atomów lub cząsteczek. Mikroskopia tunelowa może służyć do modyfikacji powierzchni próbki jeśli zastosujemy większe napięcie prądu tunelowego niż podczas skanowania. Odrywanie pojedynczych atomów od preparatu może odbywać się w różnych trybach pracy mikroskopu:

  • tryb pchania – wykorzystuje siłę odpychania pomiędzy atomami ostrza, a odrywanym atomem;
  • tryb ślizgania – ostrze zbliżając się do powierzchni próbki przesuwa atom do innego położenia;
  • tryb ciągnięcia – wykorzystuje siłę przyciągania między atomami ostrza, a odrywanym atomem.

 

Specjalizujemy się w dziedzinie mikroskopii elektronowej oraz rozwiązaniach dedykowanych do preparatyki próbek mikroskopowych. Skontaktuj się z naszymi specjalistami, w celu doboru optymalnego rozwiązania:

PIK INSTRUMENTS 

tel: +48 22 233 10 77

e-mail: kontakt@pik-instruments.pl

ul. Gen. L. Okulickiego 7/9

05-500 Piaseczno, Polska

pon-pt: 08:00 – 16:00