Сканирующий туннельный микроскоп: различия между версиями

м
викификация
м (стилевые правки)
м (викификация)
[[Файл:ScanningTunnelingMicroscope schematic.png|thumb|Схема работы сканирующего туннельного микроскопа]]
'''Сканирующий туннельный микроскоп''' (СТМ, {{lang-en|STM — scanning tunneling microscope}}) — вариант [[сканирующий зондовый микроскоп|сканирующего зондового микроскопа]], предназначенный для измерения рельефа проводящих поверхностей с высоким пространственным разрешением. В СТМ острая металлическая игла подводится к образцу на расстояние нескольких [[ангстрем]]. При подаче на иглу относительно образца небольшого потенциала возникает [[туннельный ток]]. Величина этого тока экспоненциально зависит от расстояния образец-игла. Типичные значения 1—1000 [[Ампер|пА]] при расстояниях около 1 [[ангстрем|Å]]. Сканирующий туннельный микроскоп первый из класса сканирующих зондовых микроскопов; атомно-силовой и сканирующий ближнепольный оптический микроскопы были разработаны позднее.
 
В процессе сканирования игла движется вдоль поверхности образца, туннельный ток поддерживается стабильным за счёт действия обратной связи, и показания следящей системы меняются в зависимости от топографии поверхности. Такие изменения фиксируются, и на их основе строится карта высот.
 
Регистрирующая система фиксирует значение функции, зависящей от величины тока между иглой и образцом, либо перемещения иглы по оси Z. Обычно регистрируемое значение обрабатывается системой отрицательной обратной связи, которая управляет положением образца или зонда по одной из координат (Z). В качестве системы обратной связи чаще всего используется [[ПИД-регулятор]].
Ограничения на использование метода накладываются, во-первых, условием проводимости образца ([[поверхностное сопротивление]] должно быть не больше 20 МОм/см²), во-вторых, условием «глубина канавки должна быть меньше её ширины», потому что в противном случае может наблюдаться [[Туннельный эффект|туннелирование]] с боковых поверхностей. Но это только основные ограничения. На самом деле их намного больше. Например, технология заточки иглы не может гарантировать одного острия на конце иглы, а это может приводить к параллельному сканированию двух разновысотных участков. Кроме ситуации глубокого [[вакуум]]а, во всех остальных случаях мы имеем на поверхности осаждённые из воздуха частицы, газы и т. д. Технология грубого сближения также оказывает колоссальное влияние на действительность полученных результатов. Если при подводе иглы к образцу мы не смогли избежать удара иглы о поверхность, то считать иглу состоящей из одного атома на кончике пирамиды будет большим преувеличением.
 
== История создания ==