Xem mẫu
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG
SEMINAR :
PHÁT XẠ LẠNH(KÍNH HIỂN VI STM)
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN HIẾU
Học viên: HOÀNG VĂN ANH
- Thắc mắc xin liên hệ:
thanhlam1910_2006@yahoo.com
- KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ XUYÊN HẦM
(STM)
1.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
2.CẤU TẠO CỦA STM
• Hệ cơ khí
• Hệ chống rung
• Hệ điều khiển phản hồi
• Đầu dò STM
3.ỨNG DỤNG
- Lịch sử
Kính hiển vi điện tử xuyên hầm được phát triển tại
IBM Zürich năm 1981 bởi Gerd Binning và Heinrich
Rohrer và sau đó hai người đoạt giải Nobel vật lý
năm 1986 do phát minh ra kính hiển vi này.
Gerd Binning Heinrich Rohrer
- 1. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
°Döïa treân nguyeân lyù xuyeân haàm löôïng töû
cuûa caùc ñieän töû giöõa 2 cöïc ñieän khi coù
ñieän tröôøng ñaët vaøo.
°Heä soá xuyeân haàm ñöôïc xaùc ñònh theo coâng
thöùc:
°Khi khoâng coù ñieän tröôøng ngoaøi (khoâng
cung caáp naêng löôïng cho ñieän töû) heä soá D
vaãn khaùc khoâng. D tæ leä nghòch vôùi a – khoaûng
caùch giöõa hai ñieän cöïc (khoaûng caùch giöûa m vaø
aãu
tip) vaø tæ leä thuaän vôùi naêng löôïng ñieän töû W.
- The Scanning Tunneling Microscope (STM)
STM là kính hiển vi điện tử đầu dò có độ phân
giải đạt đến nguyên tử.
- Quantum Tunneling
Classical
Wave Function
For Finite Square
Well Potential
Where E
- Quantum Tunneling
Quantum
Wave Function
For Finite Square
Well Potential
Where E
- Quantum Tunneling
Đồ thị mô tả hiệu ứng xuyên hầm:
n(r) xác suất tìm
thấy electron.
V(r) thế của
electron.
Electron có thể xuyên hầm từ nguyên tử này sang nguyên
tử khác.
- Quantum Tunneling
Bây giờ chúng ta xem xét trường hợp sâu hơn là electron xuyên
hầm từ kim loại này sang kim loại khác. EF là mức năng lượng
Fermi.Đặt một hiệu điện thế giữa hai bản kim loại có thể tạo
ra dòng electron xuyên hầm.
Sample
Tip
- Quantum Tunneling
Theo cơ học lượng tử hàm sóng là hàm mũ.
Do đó xác suất tìm thấy electron sau rào thế có bề dày d:
−2 kd
I = f ( E ).e
Và:
1
Trong đó f(E) là hàm phân bố Fermi. f ( E ) = ( E − EF )/ KT
e +1
- Quantum Tunneling
Trong đó:
Các giá trị m, d, Φ xác định (Φ là công thoát),d
khoảng 1 Å.
- Hiện tượng áp điện
Hiện tượng áp điện xảy ra với các tinh thể,khi
tinh thể bị nén thì tạo ra hiệu điện thế giữa hai
mặt tinh thể.
Khi chúng ta đặt một điện trường vào tinh thể áp
điện, tinh thể bị biến dạng. Hiện tượng đó gọi là
hiện tượng áp điện.Sự biến dạng khoảng 0.01
A0 đến vài micromet. Do đó giúp cho mẫu và tip
cách nhau khoảng 1 A0.
Electric Field
Pizos
The tip
- Típ được gắn vào 3 tinh thể gốm áp điện và có thể dịch chuyển theo 3
phương x,y, z khi có điện trường đặt và gốm áp điện này.
Dòng tunnel phụ thuộc vào khoảng cách giữa tip – mẫu và cấu trúc đi ện
tử của mẫu dưới đầu dò, như vậy hình ảnh tạo được do giá trị dòng
xuyên hầm tạo nên theo phương x,y, điểm nhô cao dòng I lớn ảnh sáng,
điểm lõm dòng I nhỏ sáng yếu.
I = (Vi / d ) exp( − CdΦ
1/ 2
)
C = 10,25( eV ) nm −1
1/ 2
d = 0,5nm
- Ñeå ghi hình aûnh tip (hoaëc
maãu) seõ chuyeån ñoäng coøn
maãu (hoaëc tip) ñöùng yeân,
luùc ñoù doøng ñieän xuyeân
haàm seõï thay ñoåi (do D thay
ñoåi) tuyø thuoäc vaøo ñòa
hình cao thaáp cuûa beà maët
maãu hoaëc traïng thaùi ñieän
töû cuûa beà maët maãu.
- 1.Chế độ hoạt động dòng không đổi.
Dòng xuyên hầm được giữ không đổi qua hệ thống điều khiển
phản hồi Feedback. Trong chế độ này tạo hình ảnh bề mặt qua sự
thay đổi độ cao z của đầu dò. Sử dụng ở phạm vi quét lớn hơn 100
Å để đo địa hình bề mặt.
2.Chế độ chiều cao không đổi.
Lúc này mạch phản hồi không hoạt động, vị trí z của tip được giữ
không đổi, hình ảnh tạo được là do biến thiên của dòng tunnel. S ử
dụng cho phạm vi quét nhỏ hơn 100 Å.
- CẤU TẠO
nguon tai.lieu . vn
