扫描探针显微镜PPT教案.pptx

会计学
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扫描探针显微镜
1.  扫描隧道显微镜
扫描隧道显微镜STM（Scanning Tunnelling Microscopy ）是IBM苏黎世实验室的G. 。
STM的研制工作始于1978年
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1982年在CaIrSn4单晶上获得第一张单原子台阶像
1983年获得第一张Si（111）—7×7表面重构像，从而宣告了具有原子级空间分辨能力的新一代显微镜的诞生。
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1986年 G. Binning 和 H. Rohrer与发明电子显微镜的 E. Ruska一道获得诺贝尔物理学奖。
STM实验可以在大气、真空、溶液、惰性气体甚至反应性气体等各种环境中进行，工作温度可以从绝对零度到摄氏几百度。
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用途广泛：
（1）可用于原子级空间分辨率的表面结构观测，用于研究各种表面化学过程和生物体系
（2）是纳米结构加工的有力工具，可用于制备纳米尺度的超微结构，还可用于操纵原子和分子等
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扫描隧道显微镜的工作原理及工作模式

工作原理：当探针与样品表面间距小到纳米量级﹙﹤1nm﹚时，经典力学认为，由于中间的空气将探针与样品表面隔开，探针与样品表面是不导电的；但从量子力学的观点来看，探针尖端的原子与样品表面的原子具有波动性，两者的波函数会发生重叠，
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因此探针与表面之间会产生电流，该电流称隧道电流（）
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隧道电流的强度与针尖和样品间距S成指数关系，对间距S的变化非常敏感，STM就是利用这一原理来工作的。
它的工作模式有两种：
恒高模式
恒流模式
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① 恒流模式：
探针在样品表面扫描时，通过反馈回路控制隧道电流恒定不变，即探针与样品表面相对距离保持恒定，这时探针沿xy平面内扫描时在z轴方向的运动就反映了样品表面的高低起伏，这种扫描模式叫恒流模式。
（a）
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