Метод Постоянной Высоты
В СТМ напряжение смещения прикладывается между зондом (остроконечной проводящей иглой) и проводящим образцом. В результате, когда образец приближается к острию на расстояние порядка нескольких ангстрем, между ними начинает протекать туннельный ток, что с очень большой точностью указывает на близость острия зонда к образцу. При использовании Метода постоянной высоты (МПВ) сканер СТМ перемещает зонд только в плоскости, так что изменения тока между острием зонда и поверхностью образца отражают рельеф поверхности. Поскольку при сканировании по этому методу нет необходимости отслеживать зондом расстояние до поверхности образца, скорости сканирования могут быть более высокими, а уровень шумов будет меньшим. МПВ может быть применен, таким образом, к образцам с очень ровной поверхностью, поскольку неоднородности поверхности выше 5-10 А будут приводить к разрушению кончика зонда. Для исключения этого на практике все-таки используется слабая обратная связь, поддерживающая некоторое усредненное расстояние зонд-поверхность. Таким образом, при использовании МПВ информация о структуре поверхности получается посредством токовых измерений, так что прямое измерение вариаций высоты невозможно.
СТМ позволяет получать истинное атомное разрешение даже в обычных атмосферных условиях. Сканирующая Туннельная Микроскопия может быть применена для изучения проводящих поверхностей или тонких непроводящих пленок и малоразмерных объектов на проводящих поверхностях.
Характерные величины туннельных токов, регистрируемых в процессе измерений, являются достаточно малыми – вплоть до to 0. 03 нA (а со специальными измерительными СТМ головками – до 0.01 нA), что позволяет также исследовать плохо проводящие поверхности, в частности, биологические объекты.
Среди недостатков СТМ можно упомянуть сложность интерпретации результатов измерений некоторых поверхностей, поскольку СТМ изображение определяется не только рельефом поверхности, но также и плотностью электронных состояний, величиной и знаком напряжения смещения, величиной тока. Например, на поверхности высокоориентированного пиролитического графита можно видеть обычно только каждый второй атом. Это связано со спецификой распределения плотности состояний.
Ссылки
- Rep. Prog. Phys. 55, 1165-1240 (1992).
