к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Сканирующий туннельный микроскоп

Сканирующий туннельный микроскоп - прибор для изучения поверхности твёрдых электропроводящих тел, основанный на сканировании металлич. острия над поверхностью образца на расстоянии8040-54.jpg . Такое расстояние достаточно мало для туннелирования электронов через контакт, т.е. для протекания туннельного тока j8040-55.jpg 1-10 нА между остриём и образцом, при разности потенциалов V между ними от единиц мВ до неск. В (в зависимости от материалов электродов и целей). При этом цепь обратной связи поддерживает значение j постоянным, соответственно изменяя z. Синхронная со сканированием запись сигнала обратной связи Vz (на двухкоординатном самописце - в виде кривых, на экране телевиз. трубки - в виде карты и т. п.) представляет собой увеличенную запись профиля поверхности постоянного туннельного тока j(x, у). Она совпадает с геом. поверхностью образца S(x, у), если высота потенц. барьера (работа выхода)электронов8040-56.jpg одинакова по всей поверхности S, поскольку8040-57.jpg , где8040-58.jpg. В ином случае распределение8040-59.jpg может быть получено путём модуляции расстояния на частоте, более высокой, чем полоса пропускания цепи обратной связи и измерения возникающей на этой частоте модуляции j, амплитуда к-рой пропорциональна8040-60.jpg Т. о., в результате сканирования острия над участком исследуемой поверхности получаются одновременно её профиль S(x, у)и распределение работы выхода8040-61.jpg

С. т. м. изобретён Г. Биннингом и Г. Рорером в 1982 [1]. Увеличение его определяется отношением размеров записи кадра (на бумаге или экране трубки) к размерам сканируемого участка поверхности, последние могут составить от единиц8040-62.jpg до десятков мкм. Разрешающая способность микроскопа по х, у достигает ~ 18040-63.jpg, а по z порядка 0,018040-64.jpg. Прибор может работать в вакууме, газе или жидкости, поскольку z имеет величину порядка межатомных расстояний в жидкости. Выбор среды определяется конкретной задачей, прежде всего условиями подготовки и поддержания чистоты (или сохранности) образца. Малая величина l и низкая энергия туннелирующих электронов исключают опасность повреждения образца током. Длительность записи одного кадра от ~ 0,03 с до 30 мин.
8040-65.jpg

Рис. 1. Схема устройства туннельного микроскопа: Vz - напряжение обратной связи, регулирующее величину z: пунктир - траектория острия, записываемая регистрирующей системой при движении острия над линией L;8040-66.jpg- сглаженная запись ступеньки; В - запись участка С с пониженной работой выхода;8040-67.jpg - модуляция r с целью определения работы выхода.

Схема устройства С. т. м. приведена на рис. 1. Пьезоэлектрич. пластины Рх, Ру, Рz свободными концами (вне рис. 1) закреплены на станине прибора и при приложении к ним электрич. напряжения двигают остриё вдоль соответствующей координаты за счёт собств. деформации (пьезодвигатели). Устройства сближения образца и острия до малого расстояния, перекрываемого пьезодвигателем, осуществлены в разл. вариантах [2]. Блок-схема туннельного микроскопа приведена на рис. 2.

Атомная структура поверхности свежего скола монокристалла графита (долго остающегося чистым на воздухе) часто служит в качестве тест-объекта (рис. 3). Это фотография экрана телевиз. трубки, представляющая собой результат сканирования образца, при к-ром сигнал обратной связи Vz модулирует яркость пятна, перемещающегося по кадру. Светлые пятна - атомы С, выступающие над ср. плоскостью поверхности, тёмные места - углубления между ними.
8040-68.jpg

Рис. 2. Блок-схема туннельного микроскопа: У - усилитель туннельного тока; ОС - схема обратной связи; Д - пьезодвигатель острия; РО - устройство регистрации и обработки данных.
8040-69.jpg

Рис. 3. Атомная структура поверхности ориентированного пиролитического монокристалла графита.

Одно из первых исследований - изучение реконструиров. структуры поверхности (111) монокристалла Si: на рис. 4 границы элементарной ячейки (7 X 7) показаны ромбом, одна сторона к-рого лежит на ступени высотой в один слой атомов [3, 4]. При меньшей разрешающей способности (~108040-71.jpg) можно изучать состояние поверхности образца на участках большего размера; на рис. 5 показан записанный на двухкоординатном самописце профиль обработанной поверхности (100) кристалла Si (применённого в МДП-структуре для исследования квантового Холла эффекта [5]).
8040-70.jpg

Рис. 4. Атомная структура реконструированной поверхности (111) монокристалла Si.

8040-72.jpg

Рис. 5. Поверхность (100) монокристалла Si, обработанная по высшему классу точности.

Успех С. т. м. вызвал появление аналогичных методов исследования поверхностей посредством электрич., световых и др. датчиков. Среди них наиб. интересен сканирующий атомно-силовой микроскоп, основанный на измерении сил, действующих на микроскопия, алмазное остриё, находящееся на расстоянии ~ 3-1108040-73.jpg от поверхности образца (к-рый может быть диэлектриком); остриё укрепляется на чувствит. пружине, деформации к-рой измеряются при помощи С. т.м. [2].

Наиб. важные области применения С. т. м.: исследования атомного строения поверхностей, металлических, сверхпроводящих и полупроводниковых структур, явлений адсорбции, и поверхностных хим. процессов, структуры молекул и биол. объектов, технол. исследования в области микро- и субмикроэлектроники, плёночных покрытий и обработки поверхностей; применение С. т. м. как инструмента обработки поверхностей в субмикроскопич. масштабе и т. д.

Литература по сканирующим туннельным микроскопам

  1. Binning G., Rohrer H., Scanning tunneling microscopy, «Helv. Phys. Acta», 1982, v. 55, № 6, p. 726;
  2. Эдельман В. С., Сканирующая туннельная микроскопия, «ПТЭ», 1989, № 5, с. 25;
  3. Эдельман В. С., Развитие сканирующей туннельной и силовой микроскопии, «ПТЭ», 1991, № 1, с. 24;
  4. Xайкин М. С. и др., Сканирующие туннельные микроскопы, «ПТЭ», 1987, № 4, с. 231;
  5. Весker R. S. и др., Tunneling images of atomic steps on the Si (111) 7 x 7 surface, «Phys. Rev. Lett.», 1985, v. 55, № 19, p. 2028;
  6. Xайкин М. С. и др., Сканирующая туннельная микроскопия границы раздела Si - SiO2 в МДП-структуре, «Письма в ЖЭТФ», 1986, т. 44, . № 4, с. 193.

М. С. Хайкин

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

ПУТИН : РОССИЯ = 5 : 0

Мало ли что я обещал гоям?
Российскую пенсию будут получать только израильтяне!
Мой кошелёк - Минц всё равно уже вывез деньги ПФ за рубеж.


ГОЛОСОВАТЬ ПРОТИВ ПОВЫШЕНИЯ ВОЗРАСТА ВЫХОДА НА ПЕНСИЮ

КПРФ против антинародного законопроекта (20.07.2018)

ВСЕ ВИДЕО
Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет)
При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 1011 раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.
Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
  16.08.2018 - 13:58: СОВЕСТЬ - Conscience -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
16.08.2018 - 13:49: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
16.08.2018 - 13:46: СОВЕСТЬ - Conscience -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
16.08.2018 - 11:32: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.
16.08.2018 - 10:05: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
16.08.2018 - 05:33: ЦИТАТЫ ЧУЖИХ ФОРУМОВ - Outside Quotings -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
15.08.2018 - 10:11: Беседка - Chatter -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
13.08.2018 - 07:10: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
12.08.2018 - 20:53: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Фурсова - Карим_Хайдаров.
09.08.2018 - 04:02: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> ПОПУЛЯРИЗАЦИЯ НАУКИ - Карим_Хайдаров.
07.08.2018 - 15:19: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
31.07.2018 - 14:47: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Ядерные эксперименты - Владимир_Федотьев.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution