Comment fonctionne un microscope électronique à effet tunnel
Manière de travailler
Bien que les configurations des microscopes électroniques à effet tunnel soient différentes, elles comprennent toutes les trois parties principales suivantes : un système mécanique (corps de miroir) qui entraîne la sonde pour se déplacer en trois dimensions par rapport à la surface de l'échantillon conducteur, et est utilisé pour contrôler et surveiller la sonde. Le système électronique pour la distance de l'échantillon et le système d'affichage pour convertir les données mesurées en images. Il a deux modes de fonctionnement : le mode courant constant et le mode haut constant.
Mode courant constant
Le courant tunnel est contrôlé et maintenu constant par un circuit de rétroaction électronique. Ensuite, le système informatique contrôle la pointe de l'aiguille pour balayer la surface de l'échantillon, c'est-à-dire pour faire bouger la pointe de l'aiguille de manière bidimensionnelle le long des directions x et y. Étant donné que le courant tunnel doit être contrôlé pour être constant, la hauteur locale entre la pointe de l'aiguille et la surface de l'échantillon restera également constante, de sorte que la pointe de l'aiguille effectuera le même mouvement ondulatoire avec les hauts et les bas de la surface de l'échantillon, et le les informations de hauteur seront reflétées en conséquence. sortir. C'est-à-dire que le microscope électronique à effet tunnel obtient les informations tridimensionnelles de la surface de l'échantillon. Cette méthode de travail permet d'obtenir des informations d'image complètes, des images microscopiques de haute qualité et est largement utilisée.
Mode hauteur constante
Gardez la hauteur absolue de la pointe de l'aiguille constante pendant le processus de numérisation de l'échantillon ; alors la distance locale entre la pointe de l'aiguille et la surface de l'échantillon changera, et la taille du courant tunnel I changera également en conséquence ; la variation du courant tunnel I sera enregistrée par l'ordinateur et convertie en une image. Le signal est affiché et une micrographie au microscope électronique à effet tunnel à balayage est obtenue. Cette méthode de travail ne convient qu'aux échantillons avec des surfaces relativement planes et des composants uniques.
principe
Le microscope à effet tunnel est un nouveau type d'appareil microscopique permettant de distinguer la morphologie de surface des solides en détectant le courant tunnel des électrons dans les atomes sur la surface solide selon le principe de l'effet tunnel en mécanique quantique.
En raison de l'effet tunnel des électrons, les électrons dans le métal ne sont pas complètement confinés à l'intérieur de la limite de surface, c'est-à-dire que la densité d'électrons ne tombe pas soudainement à zéro à la limite de surface, mais décroît de manière exponentielle à l'extérieur de la surface ; la longueur de désintégration est d'environ 1 nm, ce qui est une mesure de la barrière de surface permettant aux électrons de s'échapper. Si deux métaux sont très proches l'un de l'autre, leurs nuages d'électrons peuvent se chevaucher ; si une petite tension est appliquée entre les deux métaux, un courant électrique (appelé courant tunnel) entre eux peut être observé.
