Scanning tunneling microscopy

Scanning tunneling microscopie (STM) is een manier om atomen te bekijken. Zij werd in 1981 ontwikkeld. Zij werd uitgevonden door Gerd Binnig en Heinrich Rohrer bij IBM Zürich. Zij wonnen de Nobelprijs voor natuurkunde voor hun uitvinding in 1986. Voor de STM is een goede resolutie 0,1 nm laterale resolutie (hoe nauwkeurig hij kenmerken op het oppervlak kan zien) en 0,01 nm diepte resolutie (hoe nauwkeurig hij de hoogte van oneffenheden op het oppervlak kan zien). De STM kan niet alleen in een vacuüm worden gebruikt, maar ook in lucht en verschillende andere vloeistoffen of gassen, en bij de meest voorkomende temperaturen.

De STM is gebaseerd op quantumtunneling. Wanneer een metalen punt zeer dicht bij een metaal of halfgeleidend oppervlak wordt gebracht, kan een spanning tussen beide elektronen door het vacuüm tussen beide laten stromen. Veranderingen in de stroom als de sonde over het oppervlak gaat, is wat de foto maakt. STM kan moeilijk zijn, omdat er zeer schone oppervlakken en scherpe punten nodig zijn.

Beeld van reconstructie op een gouden oppervlak.
Beeld van reconstructie op een gouden oppervlak.

Procedure

Eerst wordt de tip heel dicht bij het te onderzoeken object gebracht, ongeveer 4-7 angstroms. Dan wordt de punt heel voorzichtig over het te onderzoeken object bewogen. De verandering in stroomsterkte wanneer de punt wordt bewogen, kan worden gemeten (constante-hoogte-stand). De hoogte van de tip waar hij altijd dezelfde stroom heeft, kan ook worden gemeten (constante stroommodus). Het gebruik van een constante hoogtemodus is sneller.

Instrumentatie

De onderdelen van een STM zijn: een scantip, iets dat de tip beweegt, iets dat voorkomt dat de tip gaat trillen, en een computer.

Onderdelen van een STM
Onderdelen van een STM

Een close-up van een eenvoudige scanning tunneling microscoopkop aan de Universiteit van St Andrews die MoS2 scant met behulp van een platina-ridium stylus.
Een close-up van een eenvoudige scanning tunneling microscoopkop aan de Universiteit van St Andrews die MoS2 scant met behulp van een platina-ridium stylus.

Verwante pagina's

Literatuur

  • Tersoff, J.: Hamann, D. R.: Theorie van de scanning tunneling microscoop, Physical Review B 31, 1985, p. 805 - 813.
  • Bardeen, J.: Tunnelling from a many-particle point of view, Physical Review Letters 6 (2), 1961, p. 57-59.
  • Chen, C.J.: Oorsprong van Atomische Resolutie op Metaaloppervlakken in Scanning Tunneling Microscopie, Physical Review Letters 65 (4), 1990, p. 448-451
  • G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, Phys. Rev. Lett. 50, 120 - 123 (1983)
  • G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, Phys. Rev. Lett. 49, 57 - 61 (1982)
  • G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, Appl. Phys. Lett., Vol. 40, Issue 2, pp. 178-180 (1982)
  • R. V. Lapshin, Feature-oriented scanning methodology for probe microscopy and nanotechnology, Nanotechnology, volume 15, issue 9, pages 1135-1151, 2004.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2022 - License CC3