扫描隧道显微镜(STM)

扫描隧道显微镜(STM)主要针对一些特殊导电固体样品的形貌分析。可以达到原子量级的分辨率,但仅适合具有导电性的薄膜材料的形貌分析和表面原子结构分布分析,对纳米粉体材料不能分析。扫描隧道显微镜有原子量级的高分辨率,其平行和垂直于表面方向的分辨率分别为0.1 nm和0.01nm,即能够分辨出单个原子,因此可直接观察晶体表面的近原子像;其次是能得到表面的三维图像,可用于测量具有周期性或不具备周期性的表面结构。通过探针可以操纵和移动单个分子或原子,按照人们的意愿排布分子和原子,以及实现对表面进行纳米尺度的微加工,同时,在测量样品表面形貌时,可以得到表面的扫描隧道谱,用以研究表面电子结构。......阅读全文

扫描隧道显微镜的发展历史

      17世纪,世界上第一台光学显微镜发明成功,并且利用这台显微镜,人类首次观察到了细胞的结构,从而开始了人类使用仪器研究微观世界的新时代。但是,由于受光波长的限制,光学显微镜的分辨率只能达到10^-6m~10^-7m。20世纪初,利用电子透镜使电子束聚焦的原理,成功的发明了电子显微镜,它的分

四探针扫描隧道显微镜系统

    扫描隧道显微镜(STM)发明于二十世纪八十年代初,这一强大的工具赋予人们研究和操控微观体系的能力。传统的单探针STM可以用来研究样品的形貌和材料局域的电子结构等性质,然而其无法测量低维体系的横向电输运特性。为了将输运测试能力与极高空间分辨率相结合,人们陆续开发了双探针、三探针甚至四探针等多探

扫描隧道显微镜的功能介绍

扫描隧道显微镜 (Scanning Tunneling Microscope, 缩写为STM) 是一种扫描探针显微术工具,扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子,它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。此外,扫描隧道显微镜在低温下(4K)可以利用探针尖端精确操纵原子,因此它在纳米科技既是重

扫描隧道显微镜的工作原理

当原子尺度的针尖在不到一个纳米的高度上扫描样品时,此处电子云重叠,外加一电压(2mV~2V),针尖与样品之间产生隧道效应而有电子逸出,形成隧道电流。电流强度和针尖与样品间的距离有函数关系,当探针沿物质表面按给定高度扫描时,因样品表面原子凹凸不平,使探针与物质表面间的距离不断发生改变,从而引起电流不断

扫描隧道显微镜的结构简介

隧道针尖隧道针尖的结构是扫描隧道显微技术要解决的主要问题之一。针尖的大小、形状和化学同一性不仅影响着扫描隧道显微镜图像的分辨率和图像的形状,而且也影响着测定的电子态。针尖的宏观结构应使得针尖具有高的弯曲共振频率,从而可以减少相位滞后,提高采集速度。如果针尖的尖端只有一个稳定的原子而不是有多重针尖,那

扫描隧道显微镜的工作模式

引发化学反应STM在场发射模式时,针尖与样品仍相当接近,此时用不很高的外加电压(最低可到10V左右)就可产生足够高的电场,电子在其作用下将穿越针尖的势垒向空间发射。这些电子具有一定的束流和能量,由于它们在空间运动的距离极小,至样品处来不及发散,故束径很小,一般为毫微米量级,所以可能在毫微米尺度上引起

扫描隧道显微镜分辨率

①具有原子级高分辨率,STM 在平行于样品表面方向上的分辨率分STM恒电流工作方式观测超细金属微粒别可达0.1埃,即可以分辨出单个原子。②可实时得到实空间中样品表面的三维图像,可用于具有周期性或不具备周期性的表面结构的研究,这种可实时观察的性能可用于表面扩散等动态过程的研究。③可以观察单个原子层的局

扫描隧道显微镜怎样操纵原子

      用STM进行单原子操纵主要包括三个部分,即单原子的移动,提取和放置。使用STM进行单原子操纵的较为普遍的方法是在STM针尖和样品表面之间施加一适当幅值和宽度的电压脉冲,一般为数伏电压和数十毫秒宽度。由于针尖和样品表面之间的距离非常接近,仅为0.3-1.0nm。因此在电压脉冲的作用下,将会

扫描隧道显微镜(STM)具体应用

扫描STM工作时,探针将充分接近样品产生一高度空间限制的电子束,因此在成像工作时,STM具有极高的空间分辨率,可以进行科学观测。探伤及修补STM在对表面进行加工处理的过程中可实时对表面形貌进行成像,用来发现表面各种结构上的缺陷和损伤,并用表面淀积和刻蚀等方法建立或切断连线,以消除缺陷,达到修补的目的

扫描隧道显微镜的工作原理

当原子尺度的针尖在不到一个纳米的高度上扫描样品时,此处电子云重叠,外加一电压(2mV~2V),针尖与样品之间产生隧道效应而有电子逸出,形成隧道电流。电流强度和针尖与样品间的距离有函数关系,当探针沿物质表面按给定高度扫描时,因样品表面原子凹凸不平,使探针与物质表面间的距离不断发生改变,从而引起电流不断

关于扫描隧道显微镜的在线扫描控制系统介绍

  在扫描隧道显微镜的软件控制系统中,计算机软件所起的作用主要分为“在线扫描控制”和“离线数据分析”两部分。  在线扫描控制  ①参数设置功能  在扫描隧道显微镜实验中,计算机软件主要实现扫描时的一些基本参数的设定、调节,以及获得、显示并记录扫描所得数据图象等。计算机软件将通过计算机接口实现与电子设

关于扫描隧道显微镜的评价介绍

  1981年随着扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope)的发明,物理学家作出了一个突破,它为在苏黎世(Zurich)的IBM实验室工作的科学家盖尔德·宾尼(Gerd Bining)和海因里希·罗雷尔(Heinrich Rohrer)赢得了诺贝尔奖。  突然间,物

扫描隧道显微镜的工作模式介绍

恒电流模式利用一套电子反馈线路控制隧道电流 I ,使其保持恒定。再通过计算机系统控制针尖在样品表面扫描,即是使针尖沿x、y两个方向作二维运动。由于要控制隧道电流 I 不变,针尖与样品表面之间的局域高度也会保持不变,因而针尖就会随着样品表面的高低起伏而作相同的起伏运动,高度的信息也就由此反映出来。这就

关于扫描隧道显微镜的基本介绍

  扫描隧道显微镜 (Scanning Tunneling Microscope, 缩写为STM) 是一种扫描探针显微术工具,扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子,它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。  此外,扫描隧道显微镜在低温下(4K)可以利用探针尖端精确操纵原子,因此它在纳米科

扫描隧道显微镜的工作模式介绍

恒电流模式利用一套电子反馈线路控制隧道电流 I ,使其保持恒定。再通过计算机系统控制针尖在样品表面扫描,即是使针尖沿x、y两个方向作二维运动。由于要控制隧道电流 I 不变,针尖与样品表面之间的局域高度也会保持不变,因而针尖就会随着样品表面的高低起伏而作相同的起伏运动,高度的信息也就由此反映出来。这就

扫描隧道显微镜的工作原理简介

  扫描隧道显微镜的工作原理简单得出乎意料。就如同一根唱针扫过一张唱片,一根探针慢慢地通过要被分析的材料(针尖极为尖锐,仅仅由一个原子组成)。一个小小的电荷被放置在探针上,一股电流从探针流出,通过整个材料,到底层表面。当探针通过单个的原子,流过探针的电流量便有所不同,这些变化被记录下来。电流在流过一

扫描隧道显微镜(STM)工作原理结论

      在扫描隧道显微镜(STM)观测样品表面的过程中,扫描探针的结构所起的作用是很重要的。      如针尖的曲率半径是影响横向分辨率的关键因素;针尖的尺寸、形状及化学同一性不仅影响到STM图象的分辨率,而且还关系到电子结构的测量。因此,精确地观测描述针尖的几何形状与电子特性对于实验质量的评估

扫描隧道显微镜的工作模式介绍

恒电流模式利用一套电子反馈线路控制隧道电流 I ,使其保持恒定。再通过计算机系统控制针尖在样品表面扫描,即是使针尖沿x、y两个方向作二维运动。由于要控制隧道电流 I 不变,针尖与样品表面之间的局域高度也会保持不变,因而针尖就会随着样品表面的高低起伏而作相同的起伏运动,高度的信息也就由此反映出来。这就

简介扫描隧道显微镜恒电流模式

  利用一套电子反馈线路控制隧道电流 I ,使其保持恒定。再通过计算机系统控制针尖在样品表面扫描,即是使针尖沿x、y两个方向作二维运动。由于要控制隧道电流 I 不变,针尖与样品表面之间的局域高度也会保持不变,因而针尖就会随着样品表面的高低起伏而作相同的起伏运动,高度的信息也就由此反映出来。这就是说,

扫描隧道显微镜的优越性

  与其他表面分析技术相比,STM具有如下独特的优点  ①具有原子级高分辨率,STM 在平行于样品表面方向上的分辨率分别可达0.1埃,即可以分辨出单个原子。  ②可实时得到实空间中样品表面的三维图像,可用于具有周期性或不具备周期性的表面结构的研究,这种可实时观察的性能可用于表面扩散等动态过程的研究。

扫描隧道显微镜的用途有什么

     扫描隧道显微镜的英文缩写是STM。这是20世纪80年代初期出现的一种新型表面分析工具。其基本原理是基于量子力学的隧道效应和三维扫描。它是用一个极细的尖针,针尖头部为单个原子去接近样品表面,当针尖和样品表面靠得很近,即小于1纳米时,针尖头部的原子和样品表面原子的电子云发生重叠。此时若在针尖和

简述扫描隧道显微镜的工作原理

  扫描隧道显微镜的工作原理:当原子尺度的针尖在不到一个纳米的高度上扫描样品时,此处电子云重叠,外加一电压(2mV~2V),针尖与样品之间产生隧道效应而有电子逸出,形成隧道电流。电流强度和针尖与样品间的距离有函数关系,当探针沿物质表面按给定高度扫描时,因样品表面原子凹凸不平,使探针与物质表面间的距离

能用扫描隧道显微镜观察分子图像

当然不行扫描隧道显微镜亦称为“扫描穿隧式显微镜”、“隧道扫描显微镜”,是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器。它于1981年由格尔德·宾宁(G.Binning)及海因里希·罗雷尔(H.Rohrer)在IBM位于瑞士苏黎世的苏黎世实验室发明,两位发明者因此与恩斯特·鲁斯卡分享了1986年

扫描隧道显微镜(STM)怎样操纵原子

       用STM进行单原子操纵主要包括三个部分,即单原子的移动,提取和放置。使用STM进行单原子操纵的较为普遍的方法是在STM针尖和样品表面之间施加一适当幅值和宽度的电压脉冲,一般为数伏电压和数十毫秒宽度。由于针尖和样品表面之间的距离非常接近,仅为0.3-1.0nm。因此在电压脉冲的作用下,将

扫描隧道显微镜的结构组成介绍

STM使人类第一次能够实时地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,在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景,被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一 。隧道针尖隧道针尖的结构是扫描隧道显微技术要解决的主要问题之一。针尖的大小、

光子扫描隧道显微镜的背景简介

光子扫描隧道显微镜(PSTM)是电子扫描隧道显微镜的光学模拟,它对样品的光学特性特别敏感,且大大突破了传统光学显微镜的衍射极限的限制,是扫描探针显微镜家族中新出现的一个成员。光学显微镜使用方便 ,图像解释简单明了,对试样无损伤,可观察物质的自然状态,通过光谱技术还能研究其化学组成等 ,因而应用范围极

扫描隧道显微镜的技术优势

与其他表面分析技术相比,STM具有如下独特的优点①具有原子级高分辨率,STM 在平行于样品表面方向上的分辨率分别可达0.1埃,即可以分辨出单个原子。②可实时得到实空间中样品表面的三维图像,可用于具有周期性或不具备周期性的表面结构的研究,这种可实时观察的性能可用于表面扩散等动态过程的研究。③可以观察单

超快太赫兹扫描隧道显微镜

  导读   原子级上电流的超快控制对纳米电子未来的创新至关重要。之前相关研究表明,将皮秒级太赫兹脉冲耦合到金属纳米结构可以实现纳米尺度上极度局部的瞬态电场。   正文   近期,加拿大阿尔伯塔大学(University of Alberta)Frank A. Hegmann教授研究组在

扫描隧道显微镜的三维扫描控制器简介

  由于仪器中要控制针尖在样品表面进行高精度的扫描,用普通机械的控制是很难达到这一要求的。  压电陶瓷利用了压电现象。所谓的压电现象是指某种类型的晶体在受到机械力发生形变时会产生电场,或给晶体加一电场时晶体会产生物理形变的现象。许多化合物的单晶,如石英等都具有压电性质,但目前广泛采用的是多晶陶瓷材料

扫描隧道显微镜减震系统和在线扫描控制系统简介

  减震系统  由于仪器工作时针尖与样品的间距一般小于1nm,同时隧道电流与隧道间隙成指数关系,因此任何微小的震动都会对仪器的稳定性产生影响。必须隔绝的两种类型的扰动是震动和冲击,其中震动隔绝是最主要的。隔绝震动主要从考虑外界震动的频率与仪器的固有频率入手  在线扫描控制系统  在扫描隧道显微镜的软