文档介绍：扫描探针显微技术
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扫描探针显微技术
重要原因之一：人类第一次能直观看到原子、分子并能操控其排列。
归功于STM的发明，1982
20世纪80年代以来，纳米科学、生命科学、材料科学突飞猛进，为什么？
费曼()1959年：
“据我所知，物理学原理并不排除逐个原子地对物质合成实行控制的可能性，这种想法并不违反任何规律，从原则讲它是能够做到的”
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扫描探针显微技术
什么是STM？
Scanning Tunnel Microscope，扫描隧道显微镜
STM能干什么？
空间高分辨率: ，纵向<，
直接观察物质表面原子结构，进入微观世界。
STM怎么工作的？
量子隧道效应 + 精密机电控制 + 微弱信号处理
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一. 扫描隧道显微镜(STM)
扫描隧道显微镜(STM)
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In Touch with Atoms
Binnig and Rohrer, Review of Modern Physics 71, S324 (1999)
一. 扫描隧道显微镜(STM)
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公认为20世纪80年代十大科技成就之一。
发明者宾尼()和罗雷尔()在1986年荣获诺贝尔物理学奖。
一. 扫描隧道显微镜(STM)
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1. STM中的物理原理：量子隧道效应
用一个极细的针尖(针尖头部为单个原子)接近样品表面；
当针尖和表面靠得很近时(＜1nm)，针尖头部原子和样品表面原子的电子云发生重迭（波函数重叠）；
在针尖和样品之间加上偏压，电子便会穿过针尖和样品构成的势垒而形成隧道电流；
通过控制针尖与样品表面的间距，并使针尖沿表面进行精确的三维移动，就可把表面的信息(表面形貌和表面电子态)记录下来。
一. 扫描隧道显微镜(STM)
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量子隧道效应
量子
经典
一. 扫描隧道显微镜(STM)
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应用：STM，隧穿二极管，IC集成度的物理下限…
透射波
入射波+反射波
U0
U(x)
0
a
x
一. 扫描隧道显微镜(STM)
隧道效应是波动性的结果：
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