扫描隧道显微镜stm推荐完整.ppt

扫描隧道显微镜;1.STM的原理;STM的原理;STM的原理;STM的原理;隧道电流I是电子波函数重叠的量度，与针尖和样品之间距离S以及平均功函数Φ有关：

Vb是加在针尖和样品之间的偏置电压，平均功函数

A为常数，在真空条件下约等于1。

Φ为物质表面的平均功函数

S是针尖和样品之间距离

I是隧道电流

;2.STM的工作模式;STM的工作模式;3.STM的工作环境;超高真空和室温条件

在超高真空的条件下，STM可以用来观测所有半导体和金属样品表面的原子图。在超高真空腔内，可以用多种措施将样品表面清洁洁净，如常用于金属表面清洁处理的离子枪轰击和常用于半导体表面清洁处理的直接电流预热处理等。在超高真空中，清洁处理后的样品可以保持长时间洁净，不被氧化。对样品表面原子构造进行重构后，就可以用STM观测样品表面的原子构造图像。

图是Si(111)7x7(硅)表面的原子图像。其中，它的扫描偏压为+2V；扫描电流为0.6nA。;超高真空和高温条件

STM可以在高温的条件下工作，这对于观测半导体和金属等材料表面的高温相变是非常重要的。高温工作的STM必须具有十分良好的温度赔偿功能，否则，样品表面的温度漂移将使我们无法看到相似区域的原子表面构造。

图是在860OC时用STM实时地观测S(111)表面上形成7x7构造的重构过程。从图中可以看到，大部分7x7构造已经形成，不过在图的右上角区域尚未完毕表面原子的重构。;超高真空和低温条件

温度对于材料表面上原子和分子的稳定性是一种非常重要的条件。例如，在室温时，金属材料表面上的金属原子大多不稳定，而吸附在样品表面上的C60分子更是一直在旋转着，无法稳定。同步，材料的电子特性研究在诸多状况下也规定低温的条件。

低温时，样品的原子表面构造可以保持非常稳定的状态。图是一组低STM的系列图片。试验时，样品被液氯冷却到约15OK的温度，每隔45分钟扫描一幅图片。从图中可以发现，样品的原子表面构造十分稳定，从右到左的热飘移仅为每小时一种原子左右(0.3nm左右)。;溶液条件

化学反应大多是在溶液里进行的。图是化学溶液中液/固界面上原子和分子之间发生化学反应的示意。它是化学反??的重要过程。为了探讨这种发生在液/固界面上原子和分子尺度的反应机理，可以工作在溶液中的STM就成为一种极为重要的观测工具。近年来，专用于溶液中的高辨别STM已经研制成功，并得到了极大的应用。;溶液条件;4.STM的应用;4.STM的应用;5.STM的应用;5.STM的应用;C59N单分子整流器;C59N单分子整流器;C59N单分子整流器;C59N单分子整流器