结构分析24STM0658PPT教案.pptx

会计学
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结构分析24STM0658
扫描隧道显微镜的发明
1982年，．．Rohrer博士及其同事们共同研制成功了世界第一台新型的表面分析仪器——扫描隧道显微镜(STM)。
它的出现，使人类第一次能够实时地观察单个原子物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理、化学性质，被国际公认为80年代世界十大科技成就之一。
为此，1986年，宾尼博士和罗雷尔与发明电子显微镜的鲁斯卡获诺贝尔物理学奖。
以STM为基础，G．Binnig 等于1985年又发明了可用于绝缘体检测、分析的原子力显微镜(AFM)。
STM的特点
项目
分辨率
工作环境
样品环境温度
对样品的破坏
STM
原子级
()
()
实环境, 大气,溶液,真空
室温,高温,低温
无
TEM
点分辨率 (-)
晶格分辨率(-)
高真空
室温
小
SEM
6-10 nm
高真空
室温
小
FIM
原子级
超高真空
30-80K
有
表1 STM与TEM、SEM、FIM某些方面的比较
与其它表面分析技术相比， STM具有其自身的特点：
1) 具有原子级高分辨率。
扫描隧道显微镜在平行和垂直于样品表面方向(横向和纵向)的分辨率分别为。可以分辨出单个原子。
这是中国科学院化学所的科技人员利用纳米加工技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制出的世界上最小的中国地图。
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部表面结构，而不是对体相或整个表面的平均性质，因而可直接观察到表面缺陷、表面重构、表面吸附体的形态和位置以及由吸附体引起的表面重构等．
为了得到表面清洁的硅片单质材料，要对硅片进行高温加热和退火处理，在此过程中硅表面的原子进行重新组合，结构发生较大变化，这就是所谓的重构。
硅111面7 7原子重构象
4) 可在真空、大气，常温、高温等不同环境下工作，甚至可将样品浸在水或其它溶液中。不需要特别的制样技术并且探测过程对样品无损伤．
这些特点特别适用于研究生物样品和在不同实验条件下对样品表面的评价，例如对于多相催化机理、电化学反应过程中电极表面变化的监测等。