Pengantar pemindaian mikroskop elektron tunneling
Scanning Tunneling Electron Microscope (STM) adalah sejenis instrumen yang menggunakan efek penerowongan dalam teori kuantum untuk menyelidiki struktur permukaan materi, menggunakan efek penerowongan kuantum elektron antar atom untuk mengubah susunan atom pada permukaan materi. menjadi informasi gambar.
Perkenalan
Mikroskop elektron transmisi berguna dalam mengamati struktur keseluruhan suatu zat, namun lebih sulit menganalisis struktur permukaan. Hal ini karena mikroskop elektron transmisi terdiri dari listrik berenergi tinggi yang melewati sampel untuk memperoleh informasi, yang mencerminkan informasi internal zat sampel. Meskipun pemindaian mikroskop elektron (SEM) dapat mengungkapkan kondisi permukaan tertentu, apa yang disebut "permukaan" yang dianalisis selalu berada pada kedalaman tertentu karena elektron yang datang selalu memiliki sejumlah energi tertentu dan menembus ke bagian dalam sampel, dan kecepatan kepangnya. juga sangat terbatas. Mikroskop Elektron Emisi Lapangan (FEM) dan Mikroskop Ion Lapangan (FIM) dapat digunakan dengan baik untuk studi permukaan, namun sampel harus dipersiapkan secara khusus dan hanya dapat ditempatkan pada ujung jarum yang sangat halus, dan sampel tersebut perlu mampu menahan medan listrik yang tinggi, yang membatasi ruang lingkup penerapannya.
Pemindaian mikroskop elektron tunneling (STM) bekerja dengan prinsip yang sama sekali berbeda. Ia tidak memperoleh informasi tentang bahan sampel melalui aksi berkas elektron pada sampel (misalnya transmisi dan pemindaian mikroskop elektron), juga tidak mempelajari bahan sampel dengan pencitraan melalui pembentukan arus yang dipancarkan (misalnya emisi medan elektron). mikroskop) melalui medan listrik tinggi yang memberi elektron dalam sampel lebih banyak energi daripada kerja pelepasan, tetapi dengan menyelidiki arus terowongan pada permukaan sampel, yang dapat digunakan untuk pencitraan permukaan. Caranya dengan mendeteksi arus penerowongan pada permukaan sampel ke gambar, sehingga dapat mempelajari permukaan sampel.
Prinsip
Mikroskop penerowongan pemindaian adalah jenis mikroskop baru yang dapat membedakan morfologi permukaan suatu zat padat dengan mendeteksi arus penerowongan elektron dalam atom-atom pada permukaan zat padat sesuai dengan prinsip efek penerowongan dalam mekanika kuantum.
Karena efek penerowongan elektron, elektron dalam logam tidak sepenuhnya terkurung dalam batas permukaan, yaitu kerapatan elektron tidak tiba-tiba turun menjadi nol pada batas permukaan, namun meluruh secara eksponensial di luar permukaan; panjang peluruhannya sekitar 1 nm, yang merupakan ukuran pelepasan elektron dari penghalang potensial permukaan. Jika dua logam berdekatan, awan elektronnya mungkin tumpang tindih; jika tegangan kecil diterapkan antara dua logam, maka arus (disebut arus terowongan) dapat diamati di antara keduanya.
