文档介绍：实验十三扫描隧道显微镜(STM)
1982 年,IBM 瑞士苏黎士实验室的葛·宾尼(Gerd Binning)和海•罗雷尔(Heinrich Rohrer)
研制出世界上第一台扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,简称 STM).STM
使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物
化性质,在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用
前景,被国际科学界公认为 80 STM 的发明者们对科
学研究的杰出贡献,1986 年宾尼和罗雷尔被授予诺贝尔物理学奖.
与其它表面分析技术相比,STM 具有如下独特的优点:
,STM 在平行和垂直于样品表面方向的分辨率分别可达
和 ,即可以分辨出单个原子.
,用于对表面结构的研究及表面扩散等动态过程的
研究.
,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.
、大气、常温等不同环境下工作,
同实验条件下对样品表面的评价,例如对于多相催化机理、超导机制、电化学反应过程中
电极表面变化的监测等.
(STS)可以得到有关表面电子结构的信息,例如表面不同层次的
态密度、表面电子阱、电荷密度波、表面势垒的变化和能隙结构等.
STM 针尖,可实现对原子和分子的移动和操纵,这为纳米科技的全面发展奠
定了基础.
STM 所观察的样品必须具有一定的导
电性,因此它只能直接观察导体和半导体的表面结构,对于非导电材料,必须在其表面覆
盖一层导电膜,,
有许多感兴趣的研究对象是不导电的,这就限制了 STM ,即使对于导电样品,
STM 观察到的是对应于表面费米能级处的态密度,如果样品表面原子种类不同,或样品表
面吸附有原子、分子时,即当样品表面存在非单一电子态时,STM 得到的并不是真实的表
面形貌,而是表面形貌和表面电子性质的综合结果.
【实验目的】
;
;
,并以之来观察样品的表面形貌;
.
【实验仪器】
NanoView-I 型扫描隧道显微镜,Pt-Ir 金属探针,金薄膜(团簇)样品,高序石墨(HOPG)
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样品等.
【实验原理】
扫描隧道显微镜的工作原理是基于量子力学的隧
,当一粒子的动能E低于
前方势垒的高度V 时,它不可能越过此势垒,即透射
0
系数等于零, 1 量子力学中的隧道效应
计算,在一般情况下