Memindai Aplikasi Mikroskopi Elektron Tunneling
Prinsip mikroskop tunneling adalah dengan cerdik menggunakan efek tunneling fisik dan arus tunneling. Ada sejumlah besar elektron "bebas" dalam badan logam, dan distribusi energi elektron "bebas" ini dalam badan logam terkonsentrasi di dekat tingkat Fermi, dan ada penghalang potensial dengan energi lebih tinggi dari tingkat Fermi pada batas logam. Oleh karena itu, dari perspektif fisika klasik, elektron "bebas" dalam logam, hanya elektron yang energinya lebih tinggi dari penghalang batas, yang dapat lepas dari bagian dalam logam ke luar. Namun, menurut prinsip mekanika kuantum, elektron bebas dalam logam juga memiliki sifat gelombang, dan ketika gelombang elektron ini merambat ke batas logam dan menemui penghalang permukaan, sebagian akan ditransmisikan. Artinya, beberapa elektron dengan energi lebih rendah dari penghalang potensial permukaan dapat menembus penghalang potensial permukaan logam dan membentuk "awan elektron" pada permukaan logam. Efek ini disebut tunneling. Jadi, ketika dua logam berada dalam jarak yang berdekatan (kurang dari beberapa nanometer), awan elektron dari kedua logam tersebut akan saling menembus. Ketika tegangan yang sesuai diterapkan, meskipun kedua logam tidak benar-benar bersentuhan, arus akan mengalir dari satu logam ke logam lainnya. Arus ini disebut arus terowongan.
Arus terowongan dan hambatan terowongan sangat sensitif terhadap perubahan celah terowongan. Bahkan perubahan 0.01nm di celah terowongan dapat menyebabkan perubahan signifikan pada arus terowongan.
Jika probe yang sangat tajam (seperti jarum tungsten) digunakan untuk memindai sejajar dengan permukaan dalam arah x dan y pada ketinggian beberapa persepuluh nanometer dari permukaan sampel yang halus, karena setiap atom memiliki ukuran tertentu, itu Celah terowongan tengah akan bervariasi dengan x dan y, dan arus terowongan yang mengalir melalui probe juga akan berbeda. Bahkan variasi ketinggian seperseratus nanometer dapat tercermin dalam arus tunneling. Perekam yang disinkronkan dengan probe pemindaian digunakan untuk merekam perubahan arus tunneling, dan gambar mikroskop elektron tunneling pemindaian dengan resolusi beberapa ratus nanometer dapat diperoleh.
