Skaningowy mikroskop tunelowy

Pierwszy skaningowy mikroskop tunelowy firmy Binnig i Rohrer

Skaningowego mikroskopu tunelowego (dalej w skrócie RTM , angielski skaningowy mikroskop tunelowy STM) jest jedną z technik mikroskopii z sondą skanującą (Engl. W mikroskopii z sondą skanującą , SPM), które sprawiają, że możliwe odwzorowywanie powierzchnie o jednakowej gęstości elektronowej stanów powierzchnie. Zasada działania RTM opiera się na efekcie tunelu mechaniki kwantowej . Jeśli między cienką końcówką a powierzchnią zostanie przyłożone napięcie, przy dostatecznie małej odległości prowadzi to do mierzalnego prądu tunelowego. Podstawowe wymagania dla tego typu mikroskopii z sondą skanującą to próbka przewodząca prąd elektryczny i przewodząca prąd końcówka tunelu. Jeśli przeskanujesz powierzchnię po linii i zmierzysz prąd tunelowy w każdym punkcie pomiarowym, uzyskasz topografię stałej gęstości elektronowej. Pozwala to na wyciągnięcie wniosków na temat rzeczywistej struktury powierzchni aż do rozdzielczości atomowej.

funkcjonalność

Zasada działania RTM

Przy pomiarze skaningowym mikroskopem tunelowym sonda przewodząca prąd elektryczny w postaci cienkiej końcówki jest systematycznie przesuwana w siatce nad badanym obiektem, który również przewodzi. Odległość między końcówką a przedmiotem jest bardzo mała ( nanometry ), ale nie zero. Między powierzchnią a końcówką przykładane jest napięcie elektryczne. Ze względu na odległość nadal istnieje potencjalna bariera , której elektrony nie mogą pokonać. Ze względu na efekt tunelowy, który występuje, nadal można zmierzyć niewielki prąd. Jest to bardzo czułe na najmniejsze zmiany odległości, ponieważ prawdopodobieństwo tunelu maleje wykładniczo wraz z odległością. W przypadku wzrostu topograficznego na powierzchni można to zarejestrować poprzez wzrost prądu w tunelu. Skanując próbkę, można wygenerować dwuwymiarowy obraz.

Efekt tunelowy pomiędzy dwoma metalami, które są oddzielone cienką warstwą tlenku, został wyjaśniony przez Johna Bardeena w 1961 za pomocą zależnej od czasu teorii zaburzeń pierwszego rzędu ( złota reguła Fermiego ). Jeśli teoria ta zostanie przeniesiona do skaningowej mikroskopii tunelowej, to do interpretacji mierzonych obrazów niezbędna jest atomowo dokładna znajomość końcówki. Istotnym uproszczeniem jest tzw. teoria Tersoffa-Hamanna , która pomija wpływ końcówki na pomiar i dostarcza informacji o strukturze elektronowej próbki (zasadniczo o lokalnej gęstości elektronowej stanów na powierzchni). Zakłada się, że końcówka jest atomem metalu z liniową gęstością stanów elektronowych i sferycznie symetrycznymi funkcjami falowymi . C. Julian Chen , który obliczył bardziej złożone geometrie końcówek , przedstawił rozszerzenie tej teorii . Prawdziwie trójwymiarową teorię skaningowego mikroskopu tunelowego można opracować analitycznie, ale zwykle trudno ją rozwiązać i dlatego ma podrzędne znaczenie. Systemy trójwymiarowe można obliczyć tylko w przybliżeniu numerycznie, zwykle za pomocą kilku szacunkowych parametrów. Symulacje obrazów STM cząsteczek organicznych na powierzchniach są możliwe dzięki nałożeniu zajętych lub niezajętych orbitali molekularnych cząsteczek w próżni. B. otrzymane z teorii funkcjonału gęstości .

W pierwszym przybliżeniu prąd tunelowy na końcówce wynika z następującego równania:

{\ displaystyle I _ {\ scriptstyle {\ text {tun}}} \ propto \ exp {(-2d {\ sqrt {2m _ {\ text {e}} \ Phi / \ hbar ^ {2}}})} \ ok \ exp {(-1 {,} 025 \ cdot {\ sqrt {\ Phi}} \ cdot d)}}

Prąd tunelowania zależy od odległości między próbką a końcówką oraz funkcji pracy elektronów. Tutaj masę elektron zmniejszona kwantowa Plancka ; W ostatnim ekspresja ma być stosowany w angstremów i w elektronowoltów . Powoduje to silną zależność prądu tunelowego od odległości: jeśli odległość zmienia się o 1 Å (= 0,1 nm , około 1/3 do 1/2 średnicy atomu), prąd zmienia się około 10 razy. ${\ displaystyle I _ {\ scriptstyle {\ text {do}}}}$ ${\ styl wyświetlania d}$ ${\ styl wyświetlania \ Phi}$ ${\ styl wyświetlania m _ {\ tekst {e}}}$ ${\ styl wyświetlania \ hbar}$ ${\ styl wyświetlania d}$ ${\ styl wyświetlania \ Phi}$

Zależność położenia prądu tunelowego odzwierciedla fałdowanie rzeczywistej topografii o właściwościach elektronowych. Wykres trójwymiarowy sugeruje widok topografii powierzchni , ale dokładnie przedstawia topografię wysokości o stałej gęstości elektronowej.

Odtwórz plik multimedialny

Objaśnienie wideo dotyczące skaningowego mikroskopu tunelowego (w języku angielskim)

Eksperymentalne warunki brzegowe

Pomiar RTM w zrekonstruowanej (100) powierzchni o Au - monokryształ

Obraz RTM powierzchni grafitowej w rozdzielczości atomowej

Obraz RTM samoorganizujących się łańcuchów molekularnych

Obraz ze skaningowego mikroskopu tunelowego zanieczyszczeń na powierzchni kryształu żelaza z atomami chromianu (małe końcówki)

Ponieważ zasada skaningowej mikroskopii tunelowej opiera się na pomiarze przepływu prądu między próbką a końcówką skaningowego mikroskopu tunelowego, bezpośrednio badane mogą być tylko próbki przewodzące prąd elektryczny ( metale , półprzewodniki lub nadprzewodniki ). Próbki nieprzewodzące również wykazują zjawisko tunelowania, ale prąd tunelowy nie może przejść przez próbkę do przeciwnej katody i nie można go zmierzyć. Dlatego należy je najpierw odparować cienką warstwą przewodzącą prąd elektryczny ( grafit , chrom lub złoto ), która styka się z uchwytem próbki na krawędzi próbki. Inną możliwością jest określenie bardzo cienkich warstw dielektrycznej na przewodzącym podłożu .

Ponieważ bardzo mały prąd tunelowy (zwykle 1 pA do 10 nA) reaguje wrażliwie na zmiany setnych nanometra, odległość między końcówką a próbką, zwykle 0,5–1 nm, musi być ustabilizowana na mniej niż 1% odchylenia. Dlatego, w zależności od pożądanej precyzji, do izolacji stosuje się różne techniki:

Izolacja termiczna: Ze względu na różne współczynniki rozszerzalności cieplnej użytych materiałów, zmiany temperatury prowadzą do zakłócających modulacji odległości końcówka-próbka. W CCM (tryb stałoprądowy) prowadzą one do zniekształceń. W trybach, w których do regulacji odległości nie jest używana pętla kontrolna, takich jak CHM (tryb stałej wysokości) lub podczas spektroskopii, mogą również mieć miejsce kontakty końcówka-próbka, które niszczą powierzchnię.

Izolacja akustyczna: Części mechaniczne mogą być pobudzane do wibracji przez fale dźwiękowe, które albo modulują odległość końcówka-próbka, albo zakłócają sygnał pomiarowy poprzez zmiany pojemności w przewodzie pod napięciem. Wpływ ten można zmniejszyć, stosując izolację akustyczną lub skrzynki dźwiękochłonne.

Izolacja mechaniczna: Wibracje mechaniczne, które są przenoszone przez budynek przez konstrukcję do systemu, są głównym czynnikiem zakłócającym. Drgania te można zredukować stosując aktywne i pasywne (pneumatyczne) stopy, zawieszenia sprężynowe lub magnetyczny hamulec wiroprądowy . Często stosuje się kombinacje różnych technik, ponieważ właściwości filtra są różne. Hamulce wiroprądowe nadają się do tłumienia szybkich drgań (>1 kHz), podczas gdy aktywnie sterowane konstrukcje tłumiące są odpowiednie do minimalizowania zakłóceń o niskiej częstotliwości (<1 Hz) powodowanych przez drgania budowlane, szczególnie w przypadku konstrukcji na wyższych piętrach wysokich budynków .

Napięcia w tunelu między końcówką a próbką wynoszą zwykle od kilku miliwoltów do kilku woltów. Dolna granica jest określona przez temperaturę lub hałas termiczny (temperatura pomieszczenia ok. 50 mV). W temperaturze pokojowej maksymalne napięcie jest również określane przez cząstki gazowe, które mogą dostać się do bariery tunelu. Od ok. 2 V występują krótkotrwałe piki prądu, które trwale niszczą powierzchnię. W niskich temperaturach i w systemie próżniowym można jednak bez problemu stosować bardzo wysokie napięcia powyżej 100 V i można zaobserwować przejście prądu tunelowego w prąd emisji pola.

Zarówno badana powierzchnia, jak i zastosowana końcówka muszą być na powierzchni przewodzące prąd elektryczny. Jeśli badana powierzchnia składa się z metali, które mogą utleniać się w powietrzu (np. miedzi , krzemu lub srebra ), skaningowa mikroskopia tunelowa musi być wykonywana w ultrawysokiej próżni , co oznacza wysiłek techniczny, którego nie należy lekceważyć. Powierzchnie, które mogą być stosowane w normalnych warunkach , to z kolei kryształy warstwy przewodzącej, takie jak grafit lub przedstawiciele warstwowo-krystalicznych dichalkogenów metali przejściowych, takich jak dwusiarczek molibdenu (MoS ₂ ), siarczek tantalu (IV) (TaS ₂ ) lub selenku tantalu (IV) (TaSe ₂₎ ). Świeżą, atomowo gładką powierzchnię można uzyskać z tych kryształów warstw po prostu przez oderwanie górnych warstw za pomocą taśmy klejącej, ponieważ poszczególne warstwy są połączone tylko przez stosunkowo słabe oddziaływania van der Waalsa .

Ceramika piezoelektryczna służy do przesuwania końcówki względem powierzchni próbki . Umożliwiają one bardzo precyzyjną kontrolę w skali sub-nanometru nad zastosowanym napięciem elektrycznym .

Sama sonda jest zwykle wykonana z wolframu , stopów platyny lub złota , z końcówką wykonaną metodą trawienia elektrolitycznego.

Tryby pomiaru

Skaningowy mikroskop tunelowy pracuje z odległością między końcówką a próbką lub z rozdzielczością mniejszą niż długość fali elektronów tunelowych (porównaj falę materii ). Jeżeli między badanym obiektem a końcówką zostanie przyłożone napięcie elektryczne ( bias lub tuneling bias ) , może płynąć prąd , tzw. prąd tunelowy.

Trzy opisane poniżej metody (obrazy CHM, CCM i STS z wyjątkiem spektroskopii punktowej) mają wspólną cechę polegającą na tym, że końcówka pomiarowa jest przesuwana liniowo nad próbką, zanim wykryje sąsiednią linię przesuniętą w bok. Powoduje to powstanie siatki linii na powierzchni.

Tryb stałej wysokości

Wysokość piku jest utrzymywana na stałym poziomie i rejestrowana jest zmiana prądu w tunelu. Istnieje ryzyko awarii z powodu dużych konstrukcji.

W przypadku metody CHM ( metoda stałej wysokości ) końcówka podąża za wcześniej określonym profilem wysokości bez ponownej regulacji odległości końcówki próbki przez pętlę kontrolną. Jednocześnie dla każdego punktu rastrowego rejestrowany jest prąd tunelu. Umożliwia to wyciągnięcie bezpośrednich wniosków na temat zależności wysokości prądu w tunelu, a dzięki pętli sprzężenia zwrotnego w CCM można uniknąć artefaktów pomiarowych.

Główną zaletą CHM jest wysoka częstotliwość próbkowania, która nie jest już ograniczona przez szerokość pasma pętli sprzężenia zwrotnego, ale przez szerokość pasma odczytu prądu tunelu.

Zastosowanie CHM jest korzystne w badaniu indukowanej termicznie ruchliwości pojedynczych atomów, procesów chemicznych lub cząsteczek przy dużych szybkościach procesu. We wszystkich tych przypadkach lokalna geometria zmienia się i można ją łatwo zidentyfikować na obrazach różnicowych nagrań w krótkim odstępie czasu (wideo RTM).

Wadą jest to, że zestawowi doświadczalnemu stawiane są wyższe wymagania dotyczące długoterminowej stabilności. Powolne zakłócenia mechaniczne (np. drgania budynku, pełzanie i dryfowanie napędu piezoelektrycznego) mogą prowadzić do znacznych szczytów prądu w tunelu, aż do styków szczytowo-próbkowych, które lokalnie zakłócają powierzchnię.

Tryb stałego prądu tunelowego

Prąd w tunelu jest utrzymywany na stałym poziomie, końcówka podąża za powierzchnią.

Inna metoda mapowania ( metoda stałego prądu , w skrócie CCM lub tryb stałej szerokości szczeliny , w skrócie CGM) polega na ciągłej zmianie wysokości końcówki tak, aby prąd pozostawał stały. Odbywa się to za pomocą elektronicznego obwodu sterującego do kontroli odległości. W ten sposób trójwymiarowy obraz powierzchni można teraz określić bezpośrednio poprzez położenie końcówki. Rozdzielczość w tym procesie jest tak wysoka, że widoczna jest elektroniczna struktura atomowa powierzchni. Jednak kontrast obrazu nie powinien być rozumiany bezpośrednio jako struktura atomowa. W międzyczasie znanych jest co najmniej dziewięć różnych mechanizmów kontrastowych, które wpływają na tworzenie obrazu i muszą być brane pod uwagę podczas interpretacji. Szybkość pomiaru metody jest jednak ograniczona pętlą sterowania, rejestracja obrazu trwa zwykle kilka razy od dziesięciu sekund do godzin. W praktyce ten tryb jest najczęściej używany.

Tryb spektroskopii

Zobacz także spektroskopia tunelowa skaningowa (ang. Scanning tuneling spectroscopy , STS).

Ponieważ najpierw mierzy się lokalną strukturę elektronową powierzchni próbki za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego, przenoszonego przez efekt tunelu, można go również użyć bezpośrednio do określenia tego. Na przykład pojedynczy atom tlenu na powierzchni materiału półprzewodnikowego arsenku galu pojawia się czasami jako wgłębienie, a czasami jako wzniesienie, w zależności od tego, czy pomiędzy końcówką a próbką przyłożone jest napięcie dodatnie czy ujemne.

Można to wykorzystać do określenia pozycji energetycznych stanów powierzchniowych w jednym miejscu próbki (widma TS w jednym miejscu, tzw. spektroskopia punktowa ) lub miejsc, w których elektrony mogą pozostać przy określonej energii (odpowiada napięcie tunelu ) (obrazy STS przy stałym napięciu tunelu). W tym celu na napięcie tunelu należy nałożyć małe napięcie przemienne o wysokiej częstotliwości, a następnie z wyprowadzenia prądu zgodnie z napięciem można obliczyć tak zwaną gęstość stanów. Skaningowa spektroskopia tunelowa jest często przeprowadzana w niskich temperaturach rzędu kilku Kelwinów , ponieważ rozdzielczość energetyczna zależy od temperatury poprzez rozkład Fermiego . Tryb spektroskopii jest dalej podzielony na różne podtryby.

Mikroskopia tunelowa ze skanowaniem wideo

Przy szybkości skanowania jednego obrazu na sekundę mówi się o skaningowej mikroskopii tunelowej wideo. Częstotliwość odświeżania wynosi do 50 Hz. Dzięki tej metodzie procesy dyfuzji lub reakcje powierzchniowe mogą być obserwowane w czasie rzeczywistym , w zależności od systemu .

Skanowanie linii

Podczas skanowania w linii nad granicą fazy lub na poziomie atomowym, który jest w dynamicznej równowadze z otoczeniem, można zmierzyć tak zwane pseudoobrazy (również: skanowanie Xt). Z tych danych pomiarowych, w których oś x jest określeniem czasu, a oś y określeniem lokalizacji, można z kolei obliczyć funkcję korelacji skokowej , z której uzyskuje się informacje o procesach dyfuzji w odpowiednim punkcie.

Błędy obrazu

Szereg czynników może pogorszyć lub ograniczyć jakość obrazu obrazów skaningowego mikroskopu tunelowego. Szczególną uwagę należy zwrócić na unikanie drgań zewnętrznych , do których można zastosować np. wibroizolatory . Ale siłowniki dla rastra mogą również powodować drgania wewnętrzne, które można zredukować poprzez odpowiedni dobór częstotliwości drgań własnych . Ponadto zastosowane materiały piezoelektryczne mają tendencję do pełzania oraz histerezy , co powoduje niedokładności w określaniu położenia. Z reguły materiały te mają również stosunkowo duży dryft temperaturowy , dlatego podczas pomiaru temperatura powinna być utrzymywana na możliwie stałym poziomie. Hałas prądu tunelowego ogranicza dokładność wyznaczania wysokości. Z tego powodu stosowane są przetworniki prądowo-napięciowe, które są jak najbardziej pozbawione szumów i mają wymaganą szerokość pasma dla występujących częstotliwości. Napięcia ugięcia elementów wykonawczych muszą również charakteryzować się wymaganą dokładnością pod względem liniowości i czasu opóźnienia .

Obraz widmowy w skaningowym mikroskopie tunelowym powierzchni miedzi o wymiarach 75 nm × 75 nm

W przypadku stosowania podwójnych i wielokrotnych końcówek tunelowych punkt, w którym przepływa prąd tunelowy, może przełączać się między poszczególnymi końcówkami, co może następnie prowadzić na przykład do wielokrotnego, ale przesuniętego skanowania tego samego obszaru próbki. Obrazy duchów, które mogą się pojawić, charakteryzują się równoległymi strukturami.

manipulacja

RTM nanomanipulation o samoorganizującej PTCDA cząsteczkowej warstwy na graficie , w którym logo Centrum nanonauką (CENS) było napisane.

Innym zastosowaniem skaningowego mikroskopu tunelowego jest celowana modyfikacja obiektu.

Należy dokonać rozróżnienia między różnymi zmianami, między przemieszczeniem (manipulacja boczna i pionowa) a modyfikacją obiektów (dysocjacja i modyfikacja strukturalna, zwłaszcza w przypadku układów molekularnych). Stosowane są następujące procesy: Zrywanie wiązań poprzez lokalne ogrzewanie i przesuwanie poprzez zmianę potencjału:

Ogrzewanie miejscowe: Zwłaszcza w systemach z wiązaniami kowalencyjnymi, np. Na przykład w cząsteczkach lub wiązaniach krzemowo-wodorowych tryby oscylacji mogą być wzbudzane przez tunelujące elektrony. Poprzez akumulację tej energii więź może ostatecznie zostać zerwana (lub zamknięta). Ponieważ czas życia odpowiednich wzbudzeń jest zwykle bardzo krótki (fs-ms), akumulację energii można osiągnąć dzięki odpowiednio dużym prądom (uwaga 1 nA ~ 0,1 ns odstęp czasu między dwoma tunelowanymi elektronami).

Zmiana potencjału: przyciągająca lub odpychająca interakcja między końcówką a przedmiotem poprzez jego potencjał jest wystarczająca do poruszania przedmiotami. Potencjał może być również modulowany przez przyłożone napięcie tunelowe. Odpowiednio, obiekty można przeciągać, gdy interakcja jest atrakcyjna, i popychać, gdy interakcja jest bardziej odpychająca. Gdy końcówka wystarczająco zbliży się do obiektu, obiekt można również przenieść z powierzchni próbki na końcówkę. W niektórych przypadkach transfer powrotny jest również możliwy poprzez dodatkowe wykorzystanie napięcia tunelowego i jest to określane jako manipulacja pionowa.

Za pomocą tych metod wykonano tzw. pismo atomowe, które przedstawia liternictwo takie jak IBM , logotypy poszczególnych uczelni czy szkice map z pojedynczymi atomami na powierzchniach.

W dziedzinie magnetycznego przechowywania danych firma IBM opracowała skaningowy mikroskop tunelowy, który działa w bardzo niskich temperaturach (≈ 4 K ). Mówi się, że przeprowadzono udane próby zmiany spinu (magnetycznego) wyrównania poszczególnych atomów w warstwie magnetycznej i wpływania na nie w ukierunkowany sposób. Sposób jest spektroskopia wirowania wzbudzenia ( spektroskopia wirowania wzbudzenia określa).

fabuła

Pierwszy udany eksperyment wykrycia zależnego od odległości prądu tunelowego przeprowadzono 18 marca 1981 roku w laboratorium badawczym IBM w Rüschlikon (CH). Dwóch fizyków Gerd Binnig (Niemcy) i Heinrich Rohrer (Szwajcaria), którzy przeprowadzili eksperyment i ostatecznie uczynili ze skaningowego mikroskopu tunelowego użyteczny instrument, otrzymali za to w 1986 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki . Christoph Gerber i Edmund Weibel byli również zaangażowani w rozwój.

Istnieją jednak wcześniejsze prace w tej dziedzinie, w których zademonstrowano istotne aspekty RTM/STM - w szczególności występowanie prądu tunelowego. Urządzenie to zostało opracowane przez Russela Younga, Johna Warda i Fredrica Scire pod koniec lat 60. jako tzw. topograf . Pojawiły się jednak trudności biurokratyczne i techniczne, na przykład wibracje z klimatyzacji zakłócały pomiary. Jednak później Komitet Nagrody Nobla docenił jej osiągnięcia.

Skaningowy mikroskop tunelowy jest ojcem wszystkich innych mikroskopów z sondą skanującą . W następnym okresie opracowano przede wszystkim mikroskop sił atomowych ( mikroskop sił atomowych , AFM) oraz optyczny Rasternahfeldmikroskop ( skaningowy mikroskop optyczny bliskiego pola , SNOM), które wykorzystują inne oddziaływania atomowe. Rozwój wszystkich tych mikroskopów z sondą skanującą był niezbędnym krokiem w kierunku nanonauk , ponieważ można je wykorzystać do obserwacji i manipulowania obiektami nanoskopowymi (obiektami, które są mniejsze niż długość fali światła od 400 do 800 nm) w bardzo prosty i stosunkowo niedrogi sposób.

Co więcej, skaningowa mikroskopia tunelowa wniosła znaczący wkład w zilustrowanie mechaniki kwantowej . Tak zwane korale kwantowe zostały wyprodukowane i zmierzone na początku lat 90-tych . Korale kwantowe to proste geometryczne układy kwantowe na powierzchniach. Na podstawie tych Quantum Corrals można było niezwykle wyraźnie pokazać analogię między falami elektronowymi a falami wodnymi , co jest bezpośrednim potwierdzeniem niedostępnej do tej pory mechaniki kwantowej w rzeczywistej przestrzeni. Zdjęcia tych Quantum Corrals są teraz dostępne na całym świecie: są to najczęściej wyświetlane obrazy RTM w książkach, a także w codziennych gazetach. Takie obrazy, ich interpretacja i działanie są obecnie nawet przedmiotem badań w naukach wizualnych (por. Horst Bredekamp ) i historii sztuki .

Skaningowa mikroskopia tunelowa, podobnie jak mikroskopia optyczna lub skaningowa mikroskopia elektronowa, to technika obrazowania rzeczywistej przestrzeni, która różni się jedynie zakresem stosowanych procesów fizycznych. Skaningowa mikroskopia tunelowa jest zatem szczególnie odpowiednia do udostępniania procesów atomowych fizyki powierzchni i chemii powierzchni (Nagroda Nobla w dziedzinie chemii 2007, Gerhard Ertl ).

Skaningowa mikroskopia tunelowa znacznie różni się od wcześniejszych technik fizyki powierzchni i chemii, które były zależne od procesów rozpraszania, takich jak rozpraszanie elektronów ( RHEED – rozpraszanie elektronów wysokoenergetycznych, dyfrakcja elektronów niskoenergetycznych – rozpraszanie wsteczne elektronów niskoenergetycznych) lub rozpraszanie helu. Te ostatnie są ograniczone długością fali użytych cząstek i odtwarzają jedynie struktury okresowe ze względu na konstruktywną i destrukcyjną ingerencję. W szczególności bardzo niepełny jest dostęp do efektów w strukturach nieokresowych, w szczególności defektów na poziomie zanieczyszczeń lub poziomów atomowych, ponieważ odgrywają one zasadniczą rolę w procesach katalitycznych.

Modyfikacje skaningowej mikroskopii tunelowej

Zobacz też

literatura

Russell Young, John Ward, Fredric Scire: Topografiner. Przyrząd do pomiaru mikrotopografii powierzchni . W: Przegląd przyrządów naukowych, z aktualnościami i poglądami z dziedziny fizyki . Amerykański Instytut Fizyki, Lancaster PA, 43, 1972, ISSN 0034-6748 , s. 999.
Patent CH643397 : Aparat skanujący do analizy powierzchni z wykorzystaniem efektu tunelu próżniowego w temperaturach kriogenicznych. Zarejestrowany 20 września 1979 r. , wnioskodawca: IBM, wynalazca: Gerd Binnig , Heinrich Rohrer .
G. Binnig, H. Rohrer, Ch Gerber, E. Weibel: Tunelowanie przez kontrolowaną szczelinę próżniową . W: Fizyka Stosowana Litery . taśma 40 , nie. 2 , 15 stycznia 1982, s. 178-180 , doi : 10.1063/1.92999 .
G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, E. Weibel: Surface Studies by Scanning Tunneling Microscopy . W: Fizyczne listy kontrolne . taśma 49 , nie. 1 , 5 lipca 1982, s. 57-61 , doi : 10.1103 / PhysRevLett.49.57 .
G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, E. Weibel: Rekonstrukcja 7 × 7 na Si (111) rozwiązana w przestrzeni rzeczywistej . W: Fizyczne listy kontrolne . taśma 50 , nie. 2 , 10 stycznia 1983, s. 120-123 , doi : 10.1103 / PhysRevLett.50.120 .
C. Hamann, M. Hietschold: Skaningowa mikroskopia tunelowa . Akademie Verlag, Berlin 1991, ISBN 3-05-501272-0 .
C. Julian Chen: Wprowadzenie do skaningowej mikroskopii tunelowej . Oxford University Press, Oxford 1993, ISBN 0-19-507150-6 . (Język angielski)
Roland Wiesendanger : Mikroskopia i spektroskopia sond skanujących — metody i zastosowania . Cambridge University Press, Cambridge 1994, ISBN 0-521-42847-5 . (Język angielski)
B. Voigtländer: Mikroskopia sondy skaningowej . Springer, 2015, ISBN 978-3-662-45239-4 , doi : 10.1007 / 978-3-662-45240-0 .

linki internetowe

Commons : Skaningowy mikroskop tunelowy - kolekcja obrazów, filmów i plików audio

Wikibooks: Instrukcja obsługi RTM (zwłaszcza na lekcjach szkolnych) - materiały do nauki i nauczania

Laureat Nagrody Nobla i wynalazca skaningowego mikroskopu tunelowego Gerd Binnig o funkcjonalności, procesie rozwoju i aplikacjach z 18 sierpnia 2010
Wykład Nobla G. Binniga i H. Rohrera (j. angielski)
Skaningowe filmy z mikroskopu elektronowego, skaningowy mikroskop tunelowy podczas skanowania (MPG, AVI)
Skaningowa mikroskopia tunelowa dużych cząsteczek organicznych (angielski)
Powiększanie struktur nanometrycznych (animacja z obrazów RTM)
Katalog linków na temat producentów skaningowych mikroskopów tunelowych na stronie curlie.org (dawniej DMOZ ) (angielski)
Animacja 3D końcówki RTM skanującej powierzchnię
Galeria zdjęć Quantum Corrals
Wideo: Eksperyment tygodnia: czym jest skaningowy mikroskop tunelowy? . Leibniz Universität Hannover 2011, udostępnione przez Bibliotekę Informacji Technicznej (TIB), doi : 10.5446 / 394 .

Indywidualne dowody

^ J. Bardeen: Tunelowanie z punktu widzenia wielu cząstek . W: Fizyczne listy kontrolne . taśma 6 , nie. 2 , 15 stycznia 1961, s. 57-59 , doi : 10.1103 / PhysRevLett.6.57 .
↑ J. Tersoff, DR Hamann: Teoria skaningowego mikroskopu tunelowego . W: Przegląd fizyczny B . taśma 31 , nie. 2 , 15 stycznia 1985, s. 805-813 , doi : 10.1103 / PhysRevB.31.805 .
^ C. Julian Chen: Pochodzenie atomowej rozdzielczości na powierzchniach metalowych w skaningowej mikroskopii tunelowej . W: Fizyczne listy kontrolne . taśma 65 , nie. 4 , 23 lipca 1990, s. 448-451 , doi : 10.1103 / PhysRevLett.65.448 .
^ Wandelt, K. (Klaus), 1944-: Encyklopedia chemii międzyfazowej: nauka o powierzchni i elektrochemia. Tom 1, 1.1 metody eksperymentalne, 1.2 nauka o powierzchni w warunkach środowiskowych . Amsterdam, Holandia, ISBN 978-0-12-809894-3 ( elsvier.com [dostęp 10 stycznia 2020]).
↑ Szybki skaningowy mikroskop tunelowy (wideo RTM) ( Memento z 11 czerwca 2007 w Internet Archive )
↑ Cząsteczki organiczne zobrazowane za pomocą wideo STM (angielski)
↑ Thomas Waldmann, Daniela Künzel, Harry E. Hoster, Axel Groß, R. Jürgen Behm: Utlenianie organicznej warstwy adlayer: widok z lotu ptaka . W: Journal of the American Chemical Society . taśma 134 , nie. 21 , 30 maja 2012, s. 8817-8822 , doi : 10.1021/ja302593v .
↑ Markus Bautsch: Skaningowe badania mikroskopowe tunelowe metali zatomizowanych argonem. Rozdział 3.5: Błędy obrazu. Verlag Köster, Berlin 1993, ISBN 3-929937-42-5 .
^ Russell Young, John Ward, Fredric Scire: Topografiner: przyrząd do pomiaru mikrotopografii powierzchni . W: Przegląd Instrumentów Naukowych . taśma 43 , nie. 7 , lipiec 1972, s. 999-1011 , doi : 10.1063/1.1685846 .

[1] J. Bardeen: Tunelowanie z punktu widzenia wielu cząstek . W: Fizyczne listy kontrolne . taśma 6 , nie. 2 , 15 stycznia 1961, s. 57-59 , doi : 10.1103 / PhysRevLett.6.57 .

[2] J. Tersoff, DR Hamann: Teoria skaningowego mikroskopu tunelowego . W: Przegląd fizyczny B . taśma 31 , nie. 2 , 15 stycznia 1985, s. 805-813 , doi : 10.1103 / PhysRevB.31.805 .

[3] C. Julian Chen: Pochodzenie atomowej rozdzielczości na powierzchniach metalowych w skaningowej mikroskopii tunelowej . W: Fizyczne listy kontrolne . taśma 65 , nie. 4 , 23 lipca 1990, s. 448-451 , doi : 10.1103 / PhysRevLett.65.448 .

[4] Wandelt, K. (Klaus), 1944-: Encyklopedia chemii międzyfazowej: nauka o powierzchni i elektrochemia. Tom 1, 1.1 metody eksperymentalne, 1.2 nauka o powierzchni w warunkach środowiskowych . Amsterdam, Holandia, ISBN 978-0-12-809894-3 ( elsvier.com [dostęp 10 stycznia 2020]).

[5] Szybki skaningowy mikroskop tunelowy (wideo RTM) ( Memento z 11 czerwca 2007 w Internet Archive )

[6] Cząsteczki organiczne zobrazowane za pomocą wideo STM (angielski)

[7] Thomas Waldmann, Daniela Künzel, Harry E. Hoster, Axel Groß, R. Jürgen Behm: Utlenianie organicznej warstwy adlayer: widok z lotu ptaka . W: Journal of the American Chemical Society . taśma 134 , nie. 21 , 30 maja 2012, s. 8817-8822 , doi : 10.1021/ja302593v .

[8] Markus Bautsch: Skaningowe badania mikroskopowe tunelowe metali zatomizowanych argonem. Rozdział 3.5: Błędy obrazu. Verlag Köster, Berlin 1993, ISBN 3-929937-42-5 .

[9] Russell Young, John Ward, Fredric Scire: Topografiner: przyrząd do pomiaru mikrotopografii powierzchni . W: Przegląd Instrumentów Naukowych . taśma 43 , nie. 7 , lipiec 1972, s. 999-1011 , doi : 10.1063/1.1685846 .

Languages