Microscop cu efect de tunel

Imagine de reconstrucție pe o suprafață de aur pur (111) .

Imagine STM a lanțurilor supramoleculare auto-asamblate ale quinacridonei semiconductoare organice pe grafit .

Microscopul de tunel cu scanare (STM, English Scanning Tunneling Microscope) este un instrument puternic pentru studiul suprafețelor la nivel atomic. Dezvoltarea sa în 1981 i-a adus inventatorilor săi, Gerd Binnig și Heinrich Rohrer (la IBM din Zurich),Premiul Nobel pentru fizică în 1986. ^[1] ^[2] Pentru o STM o rezoluție laterală de 0 este considerată bună, 1 nm și o rezoluția adâncimii de 0,01 nm. ^[3] Cu această rezoluție, atomii individuali pot fi observați și manipulați. STM poate fi utilizat nu numai în condiții speciale, cum ar fi vidul foarte ridicat, ci și în aer, apă și în alte medii lichide sau gazoase și la temperaturi cuprinse între aproape zero kelvin și câteva sute de grade Celsius. ^[4]

STM se bazează pe efectul tunel . Atunci când un vârf conductiv este adus foarte aproape de suprafața care urmează să fie examinată, o diferență de potențial aplicată între cele două poate permite electronilor să tuneleze prin vidul dintre ei. Curentul rezultat din „tunelare” depinde de poziția vârfului, de tensiunea aplicată și de densitatea locală a stărilor (LDOS, Densitatea locală a statelor) ale eșantionului. ^[4]

Măsurând curentul în diferite puncte de pe suprafața eșantionului, se obțin imagini topografice și alte informații. STM poate fi o tehnică provocatoare, deoarece poate necesita suprafețe extrem de stabile și curate, vârfuri ascuțite, control excelent al vibrațiilor și electronice sofisticate.

Procedură

O imagine de aproape a unui microscop simplu de tunel cu scanare folosind un vârf de platină-iridiu.

În primul rând, se aplică o polarizare a tensiunii și vârful este apropiat de eșantion cu comenzi mecanice grosiere, care sunt oprite atunci când vârful și eșantionul sunt suficient de aproape. La distanță mică, sistemele piezoelectrice sunt de obicei utilizate pentru a controla poziția în cele trei dimensiuni, iar separarea vârf-probă W se menține în jurul valorii de 4-7 Å , care este poziția de echilibru între forțele de atracție (3 <W <10Å) și respingere (W <3Å) ^[4] . În această situație, tensiunea de polarizare va determina electronii să tuneleze între vârf și probă, creând un curent care poate fi măsurat. Odată ce tunelul este stabilit, polarizarea și poziția vârfului în raport cu eșantionul pot fi variate (cu detaliile acestei variații în funcție de experimentul curent), iar datele obținute din variațiile de curent înregistrate.

Două modalități pot fi folosite pentru a realiza acest lucru. În modul înălțime constantă, variația curentă este mapată direct; în modul de curent constant, înălțimea este modificată de piezoelectrici pentru a menține valoarea curentă constantă, cu controlul un sistem de feedback electronic și se creează o hartă a variațiilor de înălțime. ^[4] ^[5] În ultimul mod, imaginea reflectă o suprafață cu densitate de sarcină constantă; aceasta înseamnă că contrastul din imagine se datorează modificărilor densității de încărcare. ^[6]

În modul înălțime constantă, tensiunea și înălțimea sunt menținute constante, în timp ce variațiile de curent împiedică schimbarea tensiunii; aceasta generează o imagine a variației curente la suprafață, care poate fi legată de densitatea sarcinii. ^[6] Avantajul utilizării modului de înălțime constantă este viteza mai mare, deoarece mișcările piezoelectrice necesită mai mult timp pentru a înregistra schimbarea în modul de curent constant decât răspunsul de tensiune în modul de înălțime constantă. ^[6]

Prin urmare, imaginile STM sunt hărți de o singură dimensiune, o scară de gri , care sunt colorate într-o prelucrare ulterioară pentru a evidenția vizual caracteristicile importante.

Pe lângă scanarea prin eșantion, informații despre structura electronică la o anumită locație pot fi obținute prin variația tensiunii și măsurarea curentului. ^[3] Acest tip de măsurare se numește efect de tunel de spectroscopie (STS, Scanning Tunneling Spectroscopy) și, în general, rezultatele sunt afișate într-o diagramă a funcției locale a densității stărilor energiei din eșantion.

Avantajul STM față de alte măsurători ale densității stării constă în capacitatea sa de a face măsurători extrem de localizate: de exemplu, densitatea stărilor dintr-o zonă de impuritate poate fi comparată cu densitatea stărilor din zonele „curate”. ^[7]

Cu un cadru de frecvență de cel puțin 1 Hz activează așa-numitul Video-STM (s-a atins chiar și 50 Hz). ^[8] ^[9] Aceasta poate fi utilizată pentru scanarea difuziei suprafeței. ^[10]

Instrumentaţie

Schema unui STM

Componentele unui STM includ vârful de scanare, un poziționator ( scaner ) cu actuatoare piezoelectrice pentru înălțimea și poziția în planul xy, comenzi mecanice aspre, un sistem de izolare a vibrațiilor, electronice pentru controlul tuturor și pentru interfața cu utilizatorul. ^[5]

Rezoluția unei imagini este limitată de raza de curbură a vârfului de scanare STM. Vârful ideal se încheie cu un singur atom care interacționează cu proba; în caz contrar, cu vârfuri deformate sau „capete despicate” care contribuie la efectul tunel, există artefacte în imagine. ^[3] Prin urmare, a fost necesar să se dezvolte procese pentru a fabrica în mod fiabil vârfuri ascuțite și utilizabile.

Vârful este adesea realizat din tungsten sau platină-iridiu, deși se folosește și aur . ^[3] Vârfurile de tungsten sunt formate de obicei prin gravare electrochimică și vârfurile de platină-iridiu prin tăiere mecanică. ^[3] Nanotuburile de carbon au fost folosite recent. ^[11]

Datorită sensibilității extreme a curentului de tunelare în raport cu înălțimea, izolarea adecvată a vibrațiilor sau un corp STM extrem de rigid sunt esențiale pentru a obține rezultate utile. În primul STM al lui Binnig și Rohrer, levitația magnetică a fost utilizată pentru a menține STM izolat de vibrații; în zilele noastre se folosesc adesea arcuri mecanice sau sisteme de arcuri cu gaz . ^[4] În plus, uneori sunt implementate mecanisme pentru a reduce curenții turbionari .

Menținerea poziției vârfului în raport cu eșantionul, scanarea eșantionului și achiziția de date sunt controlate de computer. ^[5] Computerul poate fi utilizat și pentru îmbunătățirea procesării imaginilor ^[12] ^{[13] a} imaginilor și reprezentarea măsurilor cantitative. ^[14]

Variante și alte utilizări ale STM

Nanomanipularea prin intermediul STM a unui monostrat auto-asamblat al unui semiconductor organic (molecule PTCDA) pe grafit , cu care a fost scris logo-ul Centrului pentru NanoScience (CeNS), LMU .

Multe alte tehnici de microscopie au fost dezvoltate pe baza STM. Acestea includ microscopia cu fotoni de scanare (pStm) care utilizează un vârf optic pentru tunelarea fotonilor; ^[3] Potențiometria tunelurilor (STP), care măsoară potențialul electric pe o suprafață; ^[3] efectul de microscopie în tunelul polarizat prin spin (SPSTM, Spin Polarized Scanning Tunneling Microscopy), care utilizează un tunel feromagnetic de vârf al electronilor polarizați în spin într-o probă magnetică, ^[15] șimicroscopia cu forță atomică (AFM, Forța atomică) Microscopie ), în care se măsoară puterea interacțiunii dintre vârf și probă.

În alte experimente STM, vârful este utilizat pentru a modifica topografia eșantionului. Acest lucru permite utilizarea sistemului de poziționare precis la nivelul atomic al STM și, prin urmare, permite manipularea la scară atomică. De asemenea, după ce suprafața este modificată prin vârf, este ușor să realizați imaginea cu același STM. Cercetătorii IBM au dezvoltat o modalitate de manipulare a atomilor de xenon adsorbiți pe o suprafață de nichel . ^[3] Această tehnică a fost utilizată pentru a crea „incinte” electronice cu un număr mic de atomi adsorbiți, care au permis observarea oscilațiilor Friedel ale electronilor de pe suprafața materialului.

În plus față de modificarea suprafeței reale a probei, STM poate fi utilizat și pentru a expune electronic un strat de rezistență depus pe probă, pentru a obține o litografie . Acest lucru are avantajul de a oferi un control mai mare al expunerii decât litografia tradițională cu fascicul de electroni .

O altă aplicație practică a STM este depunerea atomică a metalelor (de exemplu, aur, argint, tungsten) conform designului dorit, care poate fi utilizat ca contacte ale nanodispozitivelor sau ca nanodispozitive în sine.

Recent s-a demonstrat că vârful STM poate fi folosit pentru a roti legăturile în molecule unice. Rezistența electrică a moleculei depinde de orientarea legăturii, astfel încât molecula să devină efectiv un întrerupător molecular.

Principiul de funcționare

Efectul tunelului este explicat prin mecanica cuantică . În mod clasic, un obiect care lovește o barieră impenetrabilă nu va trece prin el. Pe de altă parte, electronii au caracteristici de undă care permit un astfel de eveniment.

Electronii pot fi descriși ca unde de energie E. În prezența unui potențial U (z) (presupunând cazul unidimensional), nivelurile de energie E și funcția de undă relativă ψ _n ( z ) sunt date de soluțiile ecuației Schrödinger ,

-{\frac {\hbar ^{2}}{2m}}{\frac {\partial ^{2}\psi _{n}(z)}{\partial z^{2}}}+U(z)\psi _{n}(z)=E\psi _{n}(z)

{\ displaystyle - {\ frac {\ hbar ^ {2}} {2m}} {\ frac {\ partial ^ {2} \ psi _ {n} (z)} {\ partial z ^ {2}}} + U (z) \ psi _ {n} (z) = E \ psi _ {n} (z)}

{\ displaystyle - {\ frac {\ hbar ^ {2}} {2m}} {\ frac {\ partial ^ {2} \ psi _ {n} (z)} {\ partial z ^ {2}}} + U (z) \ psi _ {n} (z) = E \ psi _ {n} (z)}

,

unde ħ este constanta redusă a lui Planck , z poziția și m masa unui electron ^[4] . Dacă un electron de energie E este incident pe o barieră energetică de înălțime U (z) , soluția ecuației în spațiu unde E> U (z) (adică în vârf sau în eșantion în cazul STM) este un val care se propagă. Forma soluției este

\psi _{n}(z)=\psi _{n}(0)e^{\pm ikz}

{\ displaystyle \ psi _ {n} (z) = \ psi _ {n} (0) și ^ {\ pm ikz}}

{\ displaystyle \ psi _ {n} (z) = \ psi _ {n} (0) și ^ {\ pm ikz}}

,

unde este

k={\frac {\sqrt {2m(E-U(z))}}{\hbar }}

{\ displaystyle k = {\ frac {\ sqrt {2m (EU (z))}} {\ hbar}}}

{\ displaystyle k = {\ frac {\ sqrt {2m (E-U (z))}} {\ hbar}}}

^[4]

În interiorul barierei, unde E <U (z) (adică în spațiul dintre vârf și eșantion), funcția de undă se descompune și este dată de

\psi _{n}(z)=\psi _{n}(0)e^{-\kappa z}

{\ displaystyle \ psi _ {n} (z) = \ psi _ {n} (0) e ^ {- \ kappa z}}

{\ displaystyle \ psi _ {n} (z) = \ psi _ {n} (0) e ^ {- \ kappa z}}

,

unde este

\kappa ={\frac {\sqrt {2m(U-E)}}{\hbar }}

{\ displaystyle \ kappa = {\ frac {\ sqrt {2m (UE)}} {\ hbar}}}

{\ displaystyle \ kappa = {\ frac {\ sqrt {2m (U-E)}} {\ hbar}}}

cuantifică descompunerea undei din interiorul barierei, presupunând că electronul vine din direcția + z ^[4] .

Cunoașterea funcției de undă vă permite să calculați densitatea probabilității ca acel electron să fie găsit într-o anumită poziție. În cazul tunelării, funcțiile de undă ale eșantionului și vârful se suprapun astfel încât atunci când se aplică o tensiune există o probabilitate finită de a găsi electronul în regiunea barierei și, de asemenea, pe cealaltă parte a barierei. ^[4]

Presupunem că tensiunea este V și lățimea barierei este W. Această probabilitate, P , ca un electron pentru z = 0 (marginea stângă a barierei) să poată fi găsită la z = W (marginea dreaptă a barierei) este proporțională cu funcția de undă pătrată,

P\propto |\psi _{n}(0)|^{2}e^{-2\kappa W}

{\ displaystyle P \ propto | \ psi _ {n} (0) | ^ {2} e ^ {- 2 \ kappa W}}

{\ displaystyle P \ propto | \ psi _ {n} (0) | ^ {2} e ^ {- 2 \ kappa W}}

^[4] .

Dacă tensiunea este mică, putem aproxima U - E ≈ φ _M în expresia pentru κ , unde φ _M ( funcția de lucru ), dă energia minimă necesară pentru a aduce un electron de la un nivel ocupat, cel mai înalt dintre care este la nivelul Fermi , la nivelul vidului . Când se aplică o mică tensiune V sistemului, doar stările electronice foarte apropiate de nivelul Fermi, într-un interval eV ^[16] , sunt excitate ^[4] . Acești electroni excitați pot face tunel prin barieră. Cu alte cuvinte, tunelarea are loc în principal cu electroni de energie aproape de nivelul Fermi.

Cu toate acestea, tunelarea necesită un nivel gol de aceeași energie pe măsură ce trece de cealaltă parte a barierei. Din cauza acestei restricții, curentul de tunelare poate fi legat de densitatea stărilor umplute sau disponibile ale eșantionului. Curentul cauzat de o tensiune aplicată V (presupunând că tunelarea are loc de la eșantion la vârf) depinde de doi factori:

după numărul de electroni dintre nivelul Fermi E _F și eV din eșantion
numărul stărilor disponibile corespunzătoare de cealaltă parte a barierei ^[4]

Cu cât este mai mare densitatea stărilor disponibile, cu atât este mai mare curentul de tunelare. Când V este pozitiv, electronii din tunelul de vârf intră în stări goale ale probei; pentru o tensiune negativă, tunelul de electroni pentru a ieși din stările ocupate în eșantionul de vârf. ^[4]

Matematic, acest curent de tunelare este dat de

I\propto \sum _{E_{F}-eV}^{E_{F}}|\psi _{n}(0)|^{2}e^{-2\kappa W}

{\ displaystyle I \ propto \ sum _ {E_ {F} -eV} ^ {E_ {F}} | \ psi _ {n} (0) | ^ {2} e ^ {- 2 \ kappa W}}

{\ displaystyle I \ propto \ sum _ {E_ {F} -eV} ^ {E_ {F}} | \ psi _ {n} (0) | ^ {2} e ^ {- 2 \ kappa W}}

.

Probabilitatea energiilor dintre E _F - eV și E _{F poate fi adăugată} pentru a obține numărul de stări disponibile în acest interval de energie pe unitate de volum, găsind astfel densitatea locală a stărilor (LDOS, Densitatea locală a statelor ) apropiată de nivel de Fermi. ^[4] LDOS la o anumită energie E într-un interval ε este dat de

\rho _{s}(z,E)={\frac {1}{\varepsilon }}\sum _{E-\varepsilon }^{E}|\psi _{n}(z)|^{2}

{\ displaystyle \ rho _ {s} (z, E) = {\ frac {1} {\ varepsilon}} \ sum _ {E- \ varepsilon} ^ {E} | \ psi _ {n} (z) | ^ {2}}

{\ displaystyle \ rho _ {s} (z, E) = {\ frac {1} {\ varepsilon}} \ sum _ {E- \ varepsilon} ^ {E} | \ psi _ {n} (z) | ^ {2}}

,

iar curentul de tunelare la o polarizare V este proporțional cu LDOS aproape de nivelul Fermi, care oferă informații importante despre eșantion. ^[4]

Este util să utilizați LDOS pentru a exprima curentul, deoarece această valoare nu se modifică odată cu modificările de volum, contrar densității probabilității ^[4] . Prin urmare, curentul de tunelare este dat de

I\propto V\rho _{s}(0,E_{f})e^{-2\kappa W}

{\ displaystyle I \ propto V \ rho _ {s} (0, E_ {f}) și ^ {- 2 \ kappa W}}

{\ displaystyle I \ propto V \ rho _ {s} (0, E_ {f}) și ^ {- 2 \ kappa W}}

unde ρ _s (0, E _f ) este LDOS aproape de nivelul Fermi al probei de suprafață. ^[4] Folosind ecuația anterioară, acest curent poate fi exprimat și în termeni de LDOS apropiat de nivelul Fermi al eșantionului la suprafața vârfului,

I\propto V\rho _{s}(W,E_{f})

{\ displaystyle I \ propto V \ rho _ {s} (W, E_ {f})}

{\ displaystyle I \ propto V \ rho _ {s} (W, E_ {f})}

Termenul exponențial este foarte important, deoarece mici variații ale W afectează foarte mult curentul tunelului. Dacă separarea scade cu 1 Ǻ, curentul crește cu un ordin de mărime și invers. ^[6]

Această abordare nu permite calcularea ratei de electroni care pot traversa bariera. Această valoare afectează curentul de tunelare și poate fi tratată cu regula de aur Fermi cu elementul matrice de tunelare adecvat. John Bardeen a rezolvat această problemă prin studiul joncțiunii metal-izolator-metal (MIM). ^[17] El a descoperit că dacă a rezolvat ecuația Schrödinger pentru fiecare parte a joncțiunii separat pentru a obține funcțiile de undă ψ și χ pentru fiecare electrod, ar putea obține matricea de tunelare, M , din suprapunerea acestor două funcții de undă. ^[4] Acest lucru poate fi aplicat STM considerând vârful și eșantionul ca electrozi, atribuind ψ și χ ca probă și respectiv funcțiile de undă ale vârfului și evaluând M pentru o anumită suprafață S între electrozii metalici, cu z = 0 pe suprafața eșantionului și z = W pe suprafața vârfului. ^[4] .

Regula de aur a lui Fermi dă rata transferului de electroni peste barieră și este scrisă

w={\frac {2\pi }{\hbar }}|M|^{2}\delta (E_{\psi }-E_{\chi })

{\ displaystyle w = {\ frac {2 \ pi} {\ hbar}} | M | ^ {2} \ delta (E _ {\ psi} -E _ {\ chi})}

{\ displaystyle w = {\ frac {2 \ pi} {\ hbar}} | M | ^ {2} \ delta (E _ {\ psi} -E _ {\ chi})}

,

unde δ (Eψ-Eχ) este o deltă Dirac și restricționează tunelarea astfel încât să se producă numai între nivelurile electronice cu aceeași energie. ^[4] Elementul matrice, dat de

M={\frac {\hbar }{2\pi }}\int _{z=z_{0}}(\chi *{\frac {\partial \psi }{\partial z}}-\psi {\frac {\partial \chi *}{\partial z}})dS

{\ displaystyle M = {\ frac {\ hbar} {2 \ pi}} \ int _ {z = z_ {0}} (\ chi * {\ frac {\ partial \ psi} {\ partial z}} - \ psi {\ frac {\ partial \ chi *} {\ partial z}}) dS}

{\ displaystyle M = {\ frac {\ hbar} {2 \ pi}} \ int _ {z = z_ {0}} (\ chi * {\ frac {\ partial \ psi} {\ partial z}} - \ psi {\ frac {\ partial \ chi *} {\ partial z}}) dS}

,

este o descriere a celei mai mici energii asociate cu interacțiunea funcțiilor de undă suprapuse, altfel numită „energie de rezonanță”. ^[4] ^{[ neclar ]}

În cele din urmă, curentul se găsește prin adăugarea curentului de tunelare, cum ar fi

I={\frac {4\pi e}{\hbar }}\int _{-\infty }^{+\infty }[f(E_{f}-eV+\varepsilon )-f(E_{f}+\varepsilon )]\rho _{s}(E_{f}-eV+\varepsilon )\rho _{T}(E_{f}+\varepsilon )|M|^{2}d\varepsilon

{\ displaystyle I = {\ frac {4 \ pi e} {\ hbar}} \ int _ {- \ infty} ^ {+ \ infty} [f (E_ {f} -eV + \ varepsilon) -f (E_ {f} + \ varepsilon)] \ rho _ {s} (E_ {f} -eV + \ varepsilon) \ rho _ {T} (E_ {f} + \ varepsilon) | M | ^ {2} d \ varepsilon }

{\ displaystyle I = {\ frac {4 \ pi e} {\ hbar}} \ int _ {- \ infty} ^ {+ \ infty} [f (E_ {f} -eV + \ varepsilon) -f (E_ {f} + \ varepsilon)] \ rho _ {s} (E_ {f} -eV + \ varepsilon) \ rho _ {T} (E_ {f} + \ varepsilon) | M | ^ {2} d \ varepsilon }

,

unde f este distribuția Fermi , ρ _s și ρ _T sunt respectiv densitatea stărilor din eșantion și din vârf. ^[4] Funcția de distribuție Fermi descrie umplerea nivelurilor de electroni la o temperatură dată T.

Prima invenție

O invenție anterioară, Topografiner-ul lui R. Young, J. Ward și F. Scire de la NIST , ^{[18] se} baza pe emisia de câmp. Cu toate acestea, Young este creditat de Comitetul Nobel ca persoana care a înțeles posibilitatea de a obține o rezoluție mai bună folosind efectul tunel. ^[19]

Notă

^ (EN) G. Binnig, H. Rohrer, Scanning tunneling microscopy, în IBM Journal of Research and Development, vol. 30, 1986, p. 4. accesso necesită url ( ajutor )
^ (EN) Comunicat de presă pentru Premiul Nobel pentru fizică din 1986 pe nobelprize.org, 15 octombrie 1986. Accesat la 28 martie 2010.
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ( EN ) Chunli Bai, Scanning tunneling microscopy and its applications , New York, Springer Verlag, 2000, ISBN 3-540-65715-0 . Adus la 28 martie 2010 .
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q ^r ^s ^t ^u ^v ( EN ) C. Julian Chen, Introduction to Scanning Tunneling Microscopy ( PDF ), Oxford University Press, 1993, ISBN 0-19 -507150-6 . Adus la 28 martie 2010 (arhivat din original la 24 iunie 2010) .
^ ^a ^b ^c ( EN ) K. Oura, VG Lifshits; AA Saranin; AV Zotov; M. Katayama, Surface science: an introduction , Berlin, Springer-Verlag, 2003, ISBN 3-540-00545-5 . Adus la 28 martie 2010 .
^ ^a ^b ^c ^d ( EN ) DA Bonnell, BD Huey, Principiile de bază ale microscopiei sondei de scanare , în DA Bonnell (ed.), Microscopia și spectroscopia sondei de scanare: Teorie, tehnici și aplicații , 2ª ed., New York, Wiley -VCH, ianuarie 2001, ISBN 978-0-471-24824-8 . Adus la 28 martie 2010 .
^ (EN) SH Pan, EW Hudson; KM Lang; H. Eisaki; S. Uchida; JC Davis, Imaging the effects of individual zinc impurity atoms on superconductivity in Bi ₂ Sr ₂ CaCu ₂ O ₈ + delta , in Nature , vol. 403, n. 6771, 2000, pp. 746–750, DOI : 10.1038 / 35001534 , PMID 10693798 . Adus la 28 martie 2010 .
^ (EN) Georg Schitter, Marcel J. Rost, Scanning microscop probe microscope at video-rate (PDF), în The Today Today, vol. 11, număr special, Marea Britanie, Elsevier, 21 ianuarie 2009, pp. 40-48, DOI : 10.1016 / S1369-7021 (09) 70006-9 , ISSN 1369-7021 ( WC ACNP ) . Adus la 28 martie 2010 (arhivat din original la 9 septembrie 2009) .
^ (EN) Rostislav V. Lapshin, Oleg V. Obyedkov, piezoactuator cu acțiune rapidă și buclă de feedback digitală pentru microscopii de tunel de scanare (PDF), în Review of Scientific Instruments, vol. 64, n. 10, 1993, pp. 2883–2887, DOI : 10.1063 / 1.1144377 . Adus la 28 martie 2010 .
^ (EN) BS Swartzentruber, Măsurarea directă a difuziei de suprafață utilizând microscopie de tunelare de scanare cu urmărire atomică , în Physical Review Letters, vol. 76, nr. 3, 1996, pp. 459–462, DOI : 10.1103 / PhysRevLett.76.459 , PMID 10061462 . Adus la 28 martie 2010 .
^ (EN) A. Pasquini, Picotto GB; Pisani M., fabricarea vârfurilor de nanotuburi de carbon STM pentru măsurători de dimensiuni critice , în senzori și actuatori A: fizic , vol. 123-124, 2005, pp. 655-659, DOI : 10.1016 / j.sna.2005.02.036 , ISSN 0924-4247. Adus la 28 martie 2010 .
^ (EN) RV Lapshin, Model analitic pentru aproximarea buclei de histerezis și aplicarea acesteia la microscopul de scanare cu tunel (PDF), în Review of Scientific Instruments, vol. 66, nr. 9, 1995, pp. 4718–4730, DOI : 10.1063 / 1.1145314 . Adus la 28 martie 2010 . ( Traducerea în rusă este disponibilă).
^ (EN) RV Lapshin, Eliminarea automată a derivei în imaginile microscopului de sondă bazate pe tehnici de contra-scanare și recunoașterea caracteristicilor topografice (PDF), în Measurement Science and Technology, vol. 18, nr. 3, 2007, pp. 907–927, DOI : 10.1088 / 0957-0233 / 18/3/046 . Adus la 28 martie 2010 .
^ (EN) RV Lapshin, Metodologie orientată pe caracteristici pentru microscopia sondei de scanare și nanotehnologie (PDF), în Nanotehnologie, vol. 15, nr. 9, 2004, pp. 1135–1151, DOI : 10.1088 / 0957-4484 / 15/9/006 . Adus la 28 martie 2010 .
^ (RO) R. Wiesendanger, IV Shvets; D. Bürgler; G. Tarrach; H.-J. Güntherodt; JMD Coey, Progrese recente în microscopia de tunelare cu scanare polarizată prin spin , în Ultramicroscopy , vol. 42-44, 1992, p. 338, DOI : 10.1016 / 0304-3991 (92) 90289-V .
^ produsul încărcării electronice de ori mai mare decât tensiunea, care nu trebuie confundat aici cu unitatea de electroni volți
^ (EN) J. Bardeen, Tunelare dintr-un punct de vedere cu multe particule , în Phys. Rev. Lett. , Vol. 6, nr. 2, 1961, pp. 57-59, DOI : 10.1103 / PhysRevLett.6.57 . Adus la 28 martie 2010 .
^ (EN) R. Young, J. Ward; F. Scire, The Topografiner: Un instrument pentru măsurarea topografiei suprafețelor ( PDF ), în Rev. Sci. Instrum. , vol. 43, 1972, p. 999. Adus la 28 martie 2010 (arhivat din original la 5 mai 2010) .
^ (RO) The Topografiner: Un instrument pentru măsurarea microtopografiei de suprafață (PDF), NIST. Adus la 28 martie 2010 (arhivat din original la 5 mai 2010) .

Bibliografie

( EN ) Tersoff, J.: Hamann, DR: Teoria microscopului de tunel de scanare, Physical Review B 31, 1985, p. 805 - 813 .
(EN) Bardeen, J.: Tunelarea dintr-un punct de vedere cu multe particule, Physical Review Letters, 6 (2), 1961, p. 57-59 .
(EN) Chen, CJ: Originea rezoluției atomice pe suprafețele metalice în microscopia de scanare a tunelurilor, Physical Review Letters 65 (4), 1990, p. 448-451
( EN ) G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber și E. Weibel, Phys. Rev. Lett. 50, 120 - 123 (1983)
( EN ) G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber și E. Weibel, Phys. Rev. Lett. 49, 57 - 61 (1982)
( EN ) G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber și E. Weibel, Appl. Fizic. Lett., Vol. 40, Numărul 2, pp. 178-180 (1982)
( EN ) RV Lapshin, Metodologie de scanare orientată pe caracteristici pentru microscopie de sondă și nanotehnologie, Nanotehnologie, volumul 15, numărul 9, paginile 1135-1151, 2004
( EN ) D. Fujita și K. Sagisaka, Revizuire topică: nanocaracterizare activă a materialelor nanofuncționale prin microscopie de scanare prin tunelare Sci. Technol. Adv. Mater. 9, 013003 (9pp) (2008) (descărcare gratuită).
( EN ) Roland Wiesendanger, Microscopie și spectroscopie a sondei de scanare: metode și aplicații , Cambridge University Press, 1994, ISBN 0-521-42847-5 .
( EN ) Teoria STM și metodele de sondare de scanare conexe. Seria Springer în științe de suprafață, trupa 3. Springer, Berlin 1998

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre microscopul de tunel

linkuri externe

( EN ) Un microscop filmează un microscop (Mpeg, filme AVI)
( RO ) Zoom în NanoWorld (animație cu imagini STM măsurate)
( EN ) Site-ul NobelPrize.org despre STM , inclusiv un simulator interactiv STM.
( EN ) SPM - Site de scanare a microscopiei sondei , pe mobot.org .
( EN ) Galeria de imagini STM la IBM Almaden Research Center , pe almaden.ibm.com .
( EN )Galeria STM de la Universitatea de tehnologie din Viena , pe iap.tuwien.ac.at .
( RO ) Construiți un STM simplu cu un cost al materialelor mai mic de 100,00 USD, cu excepția osciloscopului , la geocities.com . Adus la 28 martie 2010 (arhivat din original la 8 iulie 2014) .
( RO ) Pagina de descărcare a motorului de simulare Nanotimes , pe nanotimes-corp.com . Adus la 28 martie 2010 (arhivat din original la 16 martie 2009) .
(EN) Structura și dinamica nanostructurilor organice descoperite de STM pe uni-ulm.de. Adus pe 3 mai 2019 (arhivat din original la 21 aprilie 2016) .
( EN ) Rețele de coordonare organică metalică a oligopiridinelor și Cu pe grafit investigat de STM , pe uni-ulm.de . Adus pe 3 mai 2019 (arhivat din original la 11 iunie 2016) .
(EN) Aliaje de suprafață descoperite de STM , pe uni-ulm.de. Adus la 28 martie 2010 (arhivat din original la 8 septembrie 2008) .
( EN ) Ilustrație animată a tunelurilor și STM , la molecularmodelingbasics.blogspot.com .

Controllo di autorità	GND ( DE ) 4263850-1

[Binnig-1] (EN) G. Binnig, H. Rohrer, Scanning tunneling microscopy, în IBM Journal of Research and Development, vol. 30, 1986, p. 4. accesso necesită url ( ajutor )

[2] (EN) Comunicat de presă pentru Premiul Nobel pentru fizică din 1986 pe nobelprize.org, 15 octombrie 1986. Accesat la 28 martie 2010.

[Bai-3] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ( EN ) Chunli Bai, Scanning tunneling microscopy and its applications , New York, Springer Verlag, 2000, ISBN 3-540-65715-0 . Adus la 28 martie 2010 .

[Chen-4] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q ^r ^s ^t ^u ^v ( EN ) C. Julian Chen, Introduction to Scanning Tunneling Microscopy ( PDF ), Oxford University Press, 1993, ISBN 0-19 -507150-6 . Adus la 28 martie 2010 (arhivat din original la 24 iunie 2010) .

[Oura-5] ( EN ) K. Oura, VG Lifshits; AA Saranin; AV Zotov; M. Katayama, Surface science: an introduction , Berlin, Springer-Verlag, 2003, ISBN 3-540-00545-5 . Adus la 28 martie 2010 .

[Bonnell-6] ( EN ) DA Bonnell, BD Huey, Principiile de bază ale microscopiei sondei de scanare , în DA Bonnell (ed.), Microscopia și spectroscopia sondei de scanare: Teorie, tehnici și aplicații , 2ª ed., New York, Wiley -VCH, ianuarie 2001, ISBN 978-0-471-24824-8 . Adus la 28 martie 2010 .

[Pan-7] (EN) SH Pan, EW Hudson; KM Lang; H. Eisaki; S. Uchida; JC Davis, Imaging the effects of individual zinc impurity atoms on superconductivity in Bi ₂ Sr ₂ CaCu ₂ O ₈ + delta , in Nature , vol. 403, n. 6771, 2000, pp. 746–750, DOI : 10.1038 / 35001534 , PMID 10693798 . Adus la 28 martie 2010 .

[8] (EN) Georg Schitter, Marcel J. Rost, Scanning microscop probe microscope at video-rate (PDF), în The Today Today, vol. 11, număr special, Marea Britanie, Elsevier, 21 ianuarie 2009, pp. 40-48, DOI : 10.1016 / S1369-7021 (09) 70006-9 , ISSN 1369-7021 ( WC ACNP ) . Adus la 28 martie 2010 (arhivat din original la 9 septembrie 2009) .

[9] (EN) Rostislav V. Lapshin, Oleg V. Obyedkov, piezoactuator cu acțiune rapidă și buclă de feedback digitală pentru microscopii de tunel de scanare (PDF), în Review of Scientific Instruments, vol. 64, n. 10, 1993, pp. 2883–2887, DOI : 10.1063 / 1.1144377 . Adus la 28 martie 2010 .

[10] (EN) BS Swartzentruber, Măsurarea directă a difuziei de suprafață utilizând microscopie de tunelare de scanare cu urmărire atomică , în Physical Review Letters, vol. 76, nr. 3, 1996, pp. 459–462, DOI : 10.1103 / PhysRevLett.76.459 , PMID 10061462 . Adus la 28 martie 2010 .

[11] (EN) A. Pasquini, Picotto GB; Pisani M., fabricarea vârfurilor de nanotuburi de carbon STM pentru măsurători de dimensiuni critice , în senzori și actuatori A: fizic , vol. 123-124, 2005, pp. 655-659, DOI : 10.1016 / j.sna.2005.02.036 , ISSN 0924-4247. Adus la 28 martie 2010 .

[12] (EN) RV Lapshin, Model analitic pentru aproximarea buclei de histerezis și aplicarea acesteia la microscopul de scanare cu tunel (PDF), în Review of Scientific Instruments, vol. 66, nr. 9, 1995, pp. 4718–4730, DOI : 10.1063 / 1.1145314 . Adus la 28 martie 2010 . ( Traducerea în rusă este disponibilă).

[13] (EN) RV Lapshin, Eliminarea automată a derivei în imaginile microscopului de sondă bazate pe tehnici de contra-scanare și recunoașterea caracteristicilor topografice (PDF), în Measurement Science and Technology, vol. 18, nr. 3, 2007, pp. 907–927, DOI : 10.1088 / 0957-0233 / 18/3/046 . Adus la 28 martie 2010 .

[14] (EN) RV Lapshin, Metodologie orientată pe caracteristici pentru microscopia sondei de scanare și nanotehnologie (PDF), în Nanotehnologie, vol. 15, nr. 9, 2004, pp. 1135–1151, DOI : 10.1088 / 0957-4484 / 15/9/006 . Adus la 28 martie 2010 .

[Wiesendanger-15] (RO) R. Wiesendanger, IV Shvets; D. Bürgler; G. Tarrach; H.-J. Güntherodt; JMD Coey, Progrese recente în microscopia de tunelare cu scanare polarizată prin spin , în Ultramicroscopy , vol. 42-44, 1992, p. 338, DOI : 10.1016 / 0304-3991 (92) 90289-V .

[16] rodusul încărcării electronice de ori mai mare decât tensiunea, care nu trebuie confundat aici cu unitatea de electroni volți

[Bardeen-17] (EN) J. Bardeen, Tunelare dintr-un punct de vedere cu multe particule , în Phys. Rev. Lett. , Vol. 6, nr. 2, 1961, pp. 57-59, DOI : 10.1103 / PhysRevLett.6.57 . Adus la 28 martie 2010 .

[18] (EN) R. Young, J. Ward; F. Scire, The Topografiner: Un instrument pentru măsurarea topografiei suprafețelor ( PDF ), în Rev. Sci. Instrum. , vol. 43, 1972, p. 999. Adus la 28 martie 2010 (arhivat din original la 5 mai 2010) .

[19] (RO) The Topografiner: Un instrument pentru măsurarea microtopografiei de suprafață (PDF), NIST. Adus la 28 martie 2010 (arhivat din original la 5 mai 2010) .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13] a

[14]

[15]

[16]

[17]

[18] se

[19]

V · D · M Microscopie cu sondă de scanare
uzual	Microscop cu forță atomică · Microscop cu efect de tunel
Alte	Microscopio a forza elettrostatica · Microscopio a effetto tunnel elettrochimico · Microscopio a forza di sonda Kelvin · Microscopio a forza magnetica · Microscopio a forza di risonanza magnetica · Microscopio ottico a scansione di campo vicino · Microspettroscopia fototermica · Microscopia a scansione di capacità · Microscopia a scansione di porta · Microscopio a scansione di sonda di Hall · Microscopia a scansione di conduttanza ionica · Microscopia a effetto tunnel con rotazione polarizzata · Microscopia a scansione di tensione
Applicazioni	Litografia a scansione di sonda · Nanolitografia dip-pen · Scansione a caratteristica orientata · IBM Millipede
Vedi anche	Nanotecnologia · Microscopio · Microscopia