3扫描隧道显微镜程序.pptx

Slide1扫描隧道显微镜（STM）及其应用AFreesamplebackgroundfrom

Slide1STM进行单原子操纵1990年，美国IBM公司使用STM成功地移动了吸附在Ni（110）表面上的惰性气体Xe（氙）原子,并用35个Xe原子排列成“IBM”三个字样。AFreesamplebackgroundfrom

Slide1超微型碳分子算盘AFreesamplebackgroundfromIBM公司1996年11月制造算盘架是蚀刻而成的铜槽和铜脊，槽脊柱只有一个原子高算盘珠是由60个碳原子组成的巴基球每个槽内容纳10个巴基球巴基球由扫描隧道显微镜操纵在铜槽内滑动

Slide1STM 简介?扫描隧道显微镜（Scanning TunnelingMicroscope，简称STM）?1982年，IBM瑞士苏黎士实验室的葛·宾尼(Gerd Binning)和海·罗雷尔(HeinrichRohrer)研制，1986年被授予诺贝尔物理学奖?使人类第一次能够实时观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质AFreesamplebackgroundfrom

Slide1STM的组成?无一般光学显微镜的光学器件?由四部分组成：扫描隧道显微镜主体—极细的探针针尖；电子反馈系统—产生隧道电流，控制隧道电流和控制针尖在样品表面的扫描；计算机控制系统—控制全部系统的运转和收集、存储得到的显微图象资料，并对原始图象进行处理；显示终端—计算机屏幕或记录纸，用来显示处理后的资料AFreesamplebackgroundfrom

Slide1STM主体工作部分示意图AFreesamplebackgroundfrom

Slide1STM工作的基本原理?如两电极(一极为金属探针（一般为钨针），另一极为导电样品)相距很近，并在其间加上微小电压，则探针所在的位置便有穿隧电流产生。?利用探针与样品表面的间距和穿隧电流有十分灵敏的关系，当探针以设定的高度扫描样品表面时，由于表面的高低变化，导致探针和样品表面的间距时大时小，穿隧电流值也随之改变。藉探针在样品表面上来回扫描，并记录在每一位置点上的穿遂电流值，便可得知样品表面原子排列的情形。因此，扫描穿隧显微镜是研究导电样品表面原子性质的有利工具。AFreesamplebackgroundfrom

Slide1STM工作过程■利用探针针尖扫描样品，通过隧道电流获取信息，经计算机处理得到图象AFreesamplebackgroundfrom

Slide1AFreesamplebackgroundfrom探针针尖在样品表面扫描的方式：?一般沿着平面坐标的XY两个方向作二维扫描?两种方式：恒电流方式和恒高度方式

Slide1AFreesamplebackgroundfrom?恒电流扫描方式?用电路来控制隧道电流的大小不变，于是探针针尖就会随样品表面的高低起伏运动，从而反映出样品表面的高度信息。由此可见，用扫描隧道显微镜获得的是样品表面的三维立体信息。恒电流模式可以用于观察表面形貌起伏较大的样品。恒电流模式是一种最常用的扫描模式。

Slide1AFreesamplebackgroundfrom?恒高度扫描方式?扫描时保持针尖的绝对高度不变，由于样品表面由原子(分子)构成呈凸凹不平状，使得扫描过程中探针针尖与样品的局部区域的距离是变化的，因而隧道电流的大小也变化。通过计算机把这种变化的隧道电流电信号转换为图象信号，就可以在它的终端显示出来。恒高度模式只能用于观察表面形貌起伏不大的样品。

Slide1扫描隧道显微镜显示终端AFreesamplebackgroundfrom

Slide1STM的优异特性?分辨本领——目前各种显微镜中最高的平行方向的分辨率为0.04nm，垂直方向的分辨率达到0.01nm?观察条件要求——不高可以在大气、真空中的各种温度下进行工作?无损探测AFreesamplebackgroundfrom

Slide1STM的应用?成像，使得人们的视野可以直接观察到物质表面上的原子及其结构并进而分析物质表面的化学和物理性质?纳米尺度加工、操纵原子或分子。使人类从微米尺度加工跨入到纳米尺度和原子尺度，成为未来器件加工（纳米电子学）和分子切割（纳米生物学）的一个重要手段。AFreesamplebackgroundfrom

Slide1AFreesamplebackgroundfrom?利用STM技术制造分子存储器甚至原子存储器。?原 理:物体的表面，有原子（分子）的位置为“1