יתרונות ייחודיים של סריקת מיקרוסקופים בדיקה
עקרון העבודה של מיקרוסקופ בדיקה סורק מבוסס על תכונות פיזיקליות שונות בתחום המיקרוסקופי או המזוסקופי. האינטראקציה בין השניים מזוהה על ידי סריקת בדיקה עדינה במיוחד של קווים אטומיים מעל פני החומר הנחקר, על מנת לקבל את תוצאות האינטראקציה בין השניים. כדי ללמוד את תכונות פני השטח של החומר, ההבדל העיקרי בין סוגים שונים של SPM הוא תכונות הקצה שלהם והדרך המקבילה שלהם לאינטראקציה בין קצה לדגימה.
עקרון העבודה מגיע מעיקרון חדירת המנהרות במכניקת הקוונטים. הליבה שלו היא קצה שיכול לסרוק על פני הדגימה ויש לו מתח הטיה מסוים בינו לבין הדגימה. הקוטר שלו הוא בקנה מידה אטומי. מכיוון שלסבירות למנהור אלקטרונים יש קשר אקספוננציאלי שלילי עם רוחב מחסום הפוטנציאל V(r), כאשר המרחק בין הקצה למדגם קרוב מאוד, מחסום הפוטנציאל הופך דק מאוד וענני האלקטרונים חופפים זה את זה. כאשר מופעל מתח, ניתן להעביר אלקטרונים מהקצה לדגימה או מהדגימה לקצה דרך אפקט המנהרה, ויוצרים זרם מנהרה. על ידי רישום השינויים בזרם המנהור בין הקצה למדגם, ניתן לקבל מידע על מורפולוגיה פני השטח של המדגם.
בהשוואה לטכנולוגיות ניתוח פני שטח אחרות, ל-SPM יש יתרונות ייחודיים:
(1) יש לו רזולוציה גבוהה ברמה אטומית. הרזולוציה של STM בכיוונים המקבילים ומאונכים למשטח הדגימה יכולה להגיע ל-0.1nm ו-0.01nm בהתאמה, וניתן להפריד אטומים בודדים.
(2) ניתן לקבל את התמונה התלת מימדית של פני השטח במרחב האמיתי בזמן אמת, באמצעותה ניתן ללמוד מבנים פני השטח עם או בלי מחזוריות. ניתן להשתמש בביצועים הניתנים לצפייה כדי ללמוד תהליכים דינמיים כגון דיפוזיה של פני השטח.
(3) ניתן להבחין במבנה פני השטח המקומי של שכבה אטומית אחת, במקום בתמונה הבודדת או במאפיינים הממוצעים של המשטח כולו. לכן, ניתן לראות ישירות פגמים של פני השטח, שחזור פני השטח, הצורה והמיקום של גופים נספחים על פני השטח וההשפעות הנגרמות על ידי גופים נספגים. שחזור משטח וכו'.
(4) זה יכול לעבוד בסביבות שונות כמו ואקום, אטמוספרה וטמפרטורה רגילה, ואפילו יכול לטבול דגימות במים ובתמיסות אחרות. אין צורך בטכנולוגיה מיוחדת להכנת דגימות, ותהליך האיתור לא יפגע בדגימות. תכונות אלו מתאימות במיוחד לחקר דגימות ביולוגיות ולהערכת משטחי דגימה בתנאי ניסוי שונים, כגון ניטור מנגנונים קטליטיים הטרוגניים, מנגנונים מוליכים-על ושינויי פני אלקטרודה במהלך תגובות אלקטרוכימיות.
(5) בשילוב עם סריקה מנהרת ספקטרוסקופיה (STS), ניתן לקבל מידע על המבנה האלקטרוני של פני השטח, כגון צפיפות המצבים ברמות שונות על פני השטח, מלכודות אלקטרונים פני השטח, שינויים במחסומי פוטנציאל פני השטח ומבני פערי אנרגיה. .
