「扫描隧道显微镜」修訂間的差異檢視原始碼討論檢視歷史
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| − | 扫描隧道显微镜（英语：Scanning Tunneling Microscope，缩写为STM），是一种利用量子隧穿效应探测物质表面结构的仪器。它于1981年由格尔德·宾宁及海因里希·罗雷尔在IBM位于瑞士苏黎世的苏黎世实验室发明，两位发明者因此与电子显微镜的发明者恩斯特·鲁斯卡分享了1986年诺贝尔物理学奖。 | + | 扫描隧道显微镜（英语：Scanning Tunneling Microscope，缩写为STM），是一种利用量子隧穿效应探测物质表面结构的仪器。它于1981年由格尔德·宾宁及海因里希·罗雷尔在IBM位于瑞士苏黎世的苏黎世实验室发明<ref>[https://www.sohu.com/a/139589683_346845 6大常用显微技术与设备！3分钟读懂！ ]，搜狐，2017-05-10</ref> ，两位发明者因此与电子显微镜的发明者恩斯特·鲁斯卡分享了1986年诺贝尔物理学奖。 |
扫描隧道显微镜技术是扫描探针显微术的一种，基于对探针和表面之间的隧穿电流大小的探测，可以观察表面上单原子级别的起伏。此外，扫描隧道显微镜在低温下可以利用探针尖端精确操纵单个分子或原子，因此它不仅是重要的微纳尺度测量工具，又是颇具潜力的微纳加工工具。 | 扫描隧道显微镜技术是扫描探针显微术的一种，基于对探针和表面之间的隧穿电流大小的探测，可以观察表面上单原子级别的起伏。此外，扫描隧道显微镜在低温下可以利用探针尖端精确操纵单个分子或原子，因此它不仅是重要的微纳尺度测量工具，又是颇具潜力的微纳加工工具。 | ||
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==基本结构== | ==基本结构== | ||
| − | 扫描隧道显微镜的测量干扰主要来源于机械震动和电噪音，因此需要在有较高防震水平的防震台上工作。 | + | 扫描隧道显微镜的测量干扰主要来源于机械震动和电噪音<ref>[https://www.docin.com/p-106582750.html 扫描隧道显微镜原理、结构及其应用]，豆丁网</ref> ，因此需要在有较高防震水平的防震台上工作。 |
其机械部分的实现难点在于如何驱动针尖或样品在微纳尺度范围内做精确运动，因此用到了压电陶瓷管。 | 其机械部分的实现难点在于如何驱动针尖或样品在微纳尺度范围内做精确运动，因此用到了压电陶瓷管。 | ||
於 2020年8月16日 (日) 19:46 的修訂
掃描隧道顯微鏡（英語：Scanning Tunneling Microscope，縮寫為STM），是一種利用量子隧穿效應探測物質表面結構的儀器。它於1981年由格爾德·賓寧及海因里希·羅雷爾在IBM位於瑞士蘇黎世的蘇黎世實驗室發明[1]，兩位發明者因此與電子顯微鏡的發明者恩斯特·魯斯卡分享了1986年諾貝爾物理學獎。
掃描隧道顯微鏡技術是掃描探針顯微術的一種，基於對探針和表面之間的隧穿電流大小的探測，可以觀察表面上單原子級別的起伏。此外，掃描隧道顯微鏡在低溫下可以利用探針尖端精確操縱單個分子或原子，因此它不僅是重要的微納尺度測量工具，又是頗具潛力的微納加工工具。
概述
掃描隧道顯微鏡是一種利用量子隧穿效應的非光學顯微鏡。
基本結構
掃描隧道顯微鏡的測量干擾主要來源於機械震動和電噪音[2]，因此需要在有較高防震水平的防震台上工作。
其機械部分的實現難點在於如何驅動針尖或樣品在微納尺度範圍內做精確運動，因此用到了壓電陶瓷管。
其電子控制部分的實現難點在於如何將微納量級的隧穿電流轉化為可以處理的信號，因此用到了前級放大器。
工作方式及理論基礎
針尖受壓電陶瓷管驅動，在x和y方向上進行掃描，而z方向上的運動可分為恆流式和恆高式。
在恆流模式下，壓電陶瓷管受反饋電路控制，保持針尖和樣品之間的隧穿電流保持恆定的設定電流值。為了保持隧穿電流恆定，壓電陶瓷管需要根據表面起伏在z方向上下運動，該運動軌跡反映了表面的起伏情況。以z的值在xy空間上做二維圖，就得到了表面的高度起伏像。
在恆高模式下，壓電陶瓷管在z方向上保持恆定。以探測到的隧穿電流的值在xy空間上做二維圖，就得到了隧穿電流變化像。
學習一項儀器技術的最好方法莫過於自己搭建一台這樣的儀器。有一些STM技術愛好者[1][2]在網上發表了掃描隧道顯微鏡的DIY教程，為這一技術的推廣起到了積極作用。
應用
掃描隧道顯微鏡目前的主要應用領域為基礎科學研究，包括模型催化研究、超導、單分子(原子)磁體、納米器件學等。
在工業領域的主要應用為半導體表面形貌測量，例如線寬測量。
視頻
掃描隧道顯微鏡 相關視頻
參考文獻
- ↑ 6大常用顯微技術與設備！3分鐘讀懂！ ，搜狐，2017-05-10
- ↑ 掃描隧道顯微鏡原理、結構及其應用，豆丁網