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扫描隧道显微镜实验报告
武晓忠6
指导教师:何琛娟
【摘要】：通过用扫描隧道显微镜对石墨的外表形貌进展观测，加深对扫描显微镜的工作原理的了解、熟悉扫描显微镜的使用步骤和考前须知。以及了解在测量时对图像影响的因素。
【关键词】：扫描隧道、针尖、隧道电流
【引言】：
扫描隧道显微镜 scanning tunneling microscope 缩写为STM。它作为一种扫描探针显微术工具，扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子，它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。此外，扫描隧道显微镜在低温下〔4K〕可以利用探针尖端准确操纵原子，因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。　　
STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质外表的排列状态和与外表电子行为有关的物化性质，在外表科学、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20世纪80年代世界十大科技成就之一。
一、实验原理
先简单介绍一起各局部的工作原理
1、隧道电流：
扫描隧道显微镜的工作原理是基于量子力学的隧道效应．对于经典物理学来说，当一粒子的动能E低于前方势垒的高度V0时，它不可能越过此势垒，即透射系数等于零，粒子将完全被弹回．而按照量子力学的计算，在一般情况下，其透射系数不等于零，也就是说，粒子可以穿过比它的能量更高的势垒，这个现象称为隧道效应，它是由于粒子的波动性而引起的，只有在一定的条件下，这种效应才会显著。
在量子力学理论中，电子具有波动性，其位置是弥散的，在的区域，
薛定谔方程：
的解不一定是零〔如果V不是无限大的话〕。因此一个入射粒子穿透一个的有限区域的几率是非零的，所以物质外表上的一些电子会散逸出来，在样品四周形成电子云。在导体外表上之外空间的某一位置发现电子的几率会随这个位置与外表距离的增大而呈现指数形式的衰减。隧道效应的物理意义：
STM的工作原理来源于量子力学的隧道效应贯穿原理。其核心是一个能在样品外表上扫描，并与样品间有一定的偏置电压，其镇静为原子尺度的针尖，由于电子隧穿的几率与势垒
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的
宽度呈现负指数关