מבוא למיקרוסקופ האלקטרונים הסורק במנהור
מיקרוסקופ סריקת מנהור אלקטרוני (STM) הוא סוג של מכשיר המשתמש באפקט המנהור בתורת הקוונטים כדי לחקור את מבנה פני החומר, תוך שימוש באפקט המנהור הקוונטי של אלקטרונים בין אטומים כדי להמיר את סידור האטומים על פני החומר. לתוך מידע תמונה.
מבוא
מיקרוסקופ אלקטרונים העברה שימושי בהתבוננות במבנה הכללי של חומר, אך קשה יותר לנתח את מבנה פני השטח. הסיבה לכך היא שמיקרוסקופ אלקטרונים של העברה מורכבת מחשמל בעל אנרגיה גבוהה העובר דרך המדגם כדי לקבל מידע, המשקף את המידע הפנימי של החומר המדגם. למרות שמיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת (SEM) יכולה לחשוף תנאי משטח מסוימים, מה שנקרא "משטח" המנותח נמצא תמיד בעומק מסוים מכיוון שלאלקטרונים תקפים יש תמיד כמות מסוימת של אנרגיה וחודרים לתוך פנים הדגימה, וקצב הצמה. הוא גם מוגבל מאוד. ניתן להשתמש היטב במיקרוסקופ פליטת אלקטרונים בשדה (FEM) ובמיקרוסקופיה של יונים בשדה (FIM) למחקרי שטח, אך יש להכין את הדגימות במיוחד וניתן למקם אותן רק על קצה מחט עדינה מאוד, והדגימות צריכות להיות מוכנות במיוחד. מסוגל לעמוד בשדה חשמלי גבוה, מה שמגביל את היקף היישום שלו.
סריקת מנהור אלקטרונים מיקרוסקופיה (STM) פועלת על עיקרון שונה לחלוטין. הוא אינו משיג מידע על חומר הדגימה על ידי פעולת קרן אלקטרונים על הדגימה (למשל מיקרוסקופי שידור וסריקת אלקטרונים), ואינו חוקר את חומר הדגימה על ידי הדמיה באמצעות היווצרות זרם שנפלט (למשל אלקטרון פליטת שדה מיקרוסקופים) באמצעות שדה חשמלי גבוה שנותן לאלקטרונים בדגימה יותר אנרגיה מעבודת הניתוק, אלא על ידי בדיקה של זרם מנהור על פני הדגימה, שיכול לשמש להדמיית פני השטח. זה על ידי זיהוי זרם המנהור על פני הדגימה לתמונה, כדי לחקור את פני הדגימה.
עִקָרוֹן
מיקרוסקופ המנהור הסורק הוא סוג חדש של מיקרוסקופ שיכול להבחין במורפולוגיה של פני השטח של מוצק על ידי זיהוי זרמי המנהור של אלקטרונים באטומים על פני המוצק על פי עקרון אפקט המנהור במכניקת הקוונטים.
בשל השפעת המנהור של אלקטרונים, האלקטרונים במתכת אינם מוגבלים לחלוטין בתוך גבול פני השטח, כלומר, צפיפות האלקטרונים אינה יורדת לפתע לאפס בגבול פני השטח, אלא מתפוררת באופן אקספוננציאלי מחוץ לפני השטח; אורך ההתפרקות הוא בערך 1 ננומטר, שהוא המדד של בריחת האלקטרון ממחסום הפוטנציאל של פני השטח. אם שתי מתכות קרובות זו לזו, ענני האלקטרונים שלהן עלולים לחפוף; אם מתח קטן מופעל בין שתי המתכות, אז ניתן לראות זרם (הנקרא זרם מנהור) ביניהן.
