Bài thuyết trình: Máy STM trình bày khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy STM; ưu, nhược điểm của STM, ứng dụng của máy STM. Đây là tài liệu học tập dành cho sinh viên ngành Vật lý ứng dụng.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài thuyết trình: Máy STM
- SEMINAR:
MÁY STM
(SCANNING TUNNELING
MICROSCOPE)
NHÓM THỰC HIỆN:
VŨ THU HIỀN
TRẦN THỊ THANH THỦY
HUỲNH LÊ THÙY TRANG
- Trường đại học khoa học tự nhiên thành phố Hồ Chí
Minh
Bộ môn vật lí ứng dụng
Lớp cao học quang điện tử khóa 18
- STM LÀ GÌ???
Được phát minh năm 1981 và
hai nhà phát minh ra thiết bị này
là Gerd Binnig và Heinrich
Rohrer (đã giành giải Nobel
Vật lý năm 1986
Là kính hiển vi quét chui
ngầm ,được sử dụng để quan
sát hình thái học bề mặt của
vật rắn (kim loại, chất bán
dẫn) ở cấp độ nguyên tử
- NGUYÊN LÝ
HOẠT ĐỘNG
CỦA STM
STM sử dụng một mũi dò nhọn mà đầu của mũi dò có kích
thước là một nguyên tử, quét rất gần bề mặt mẫu. Khi đầu dò
được quét trên bề mặt mẫu, sẽ xuất hiện các điện tử di
chuyển từ bề mặt mẫu sang mũi dò do hiệu ứng chui ngầm
lượng tử và việc ghi lại dòng chui ngầm (do một hiệu điện
thế đặt giữa mũi dò và mẫu) này sẽ cho các thông tin về cấu
trúc bề mặt với độ phân giải ở cấp độ nguyên tử
- CẤU TẠO CHÍNH MÁY STM
ĐẦU DÒ
BỘ ÁP ĐIỆN:
+ BỘ ĐIỀU KHIỂN
QUÉT XY
+ BỘ ĐIỀU KHIỂN
HỒI TIẾP
BỘ PHẬN CHỐNG
RUNG
MÁY TÍNH
- ĐẦU DÒ
- Cách chế tạo:
_ Dây vonfram được
chế tạo bằng phương
pháp khắc điện hóa
hoặc được mài nhọn
với bột Fe.
_ Được cắt từ dây Pt-
Ir.
Đường kính vài trăm
nm (kích thước cỡ
nguyên tử)
- PHƯƠNG PHÁP KHẮC ĐIỆN HÓA
- CÁCH QUÉT CỦA ĐẦU DÒ
- HIỆU ỨNG ĐƯỜNG NGẦM
Theo cơ học cổ điển, khi
E
- _Nếu mẫu gắn vào cực +, Ef của mẫu nhỏ hơn Ef của đầu dò ->
dòng chui ngầm dịch chuyển từ đầu dò sang mẫu
_Nếu mẫu gắn vào cực -, Ef của mẫu > Ef của đầu dò -> dòng
chui hầm dịch chuyển từ mẫu sang đầu dò.
- DÒNG CHUI NGẦM
Dòng chui ngầm đo mật độ e ở bề
mặt ( e gần mức Fermi).
Do đó đo dòng chui ngầm có thể thay
thế cho hình ảnh vật lý của bề mặt
mẫu.
_d: khoảng cách giữa đầu dò và
mẫu
_Ф: chiều cao hố thế
_m: khối lượng e.
_I giảm theo hệ số 10 khi khoảng cách tăng 1 Ao
_I co giá trị từ 10pA – 1nA ( Ф cỡ vài eV,d cỡ 0,5 nm)
- BỘ PHẬN ÁP ĐIỆN
_Là trung tâm vận hành của
STM.Giúp mũi dò di chuyển tinh
tế hơn
_có 2 loại áp điện:
tripod tube
- CHẤT ÁP ĐIỆN HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO?
+ + +
d V=+ V=0 V= -
- - -
L+∆L L L-∆L
_Chất áp điện giãn nở dọc theo trục của nó khi điện thế đặt vào
cùng chiều phân cực của chất áp điện (V +). Khi đó chất áp điện co
lại theo phương vuông góc với trục.
_Ngược lại chất áp điện sẽ co lại dọc theo trục của nó khi điện thế
đặt vào ngược chiều phân cưc của chất áp điện (V -). Khi đó chất
áp điện giãn nở theo phương vuông góc với trục.
- BỘ ĐIỀU KHIỂN QUÉT XY BỘ ĐIỀU KHIỂN HỒI TIẾP
Là bộ phận điều khiển định vị vị Mạch hồi tiếp để giữ cho dòng chui
trí mũi dò ( áp điện X và Y có ngầm không đổi,bằng cách điều chỉnh
thể dãn nở khi đặt vào nó 1 hiệu khoảng cách giữa mũi dò và mẫu( trục
điện thế) khi nó di chuyển rất z),khoảng cách này được điều khiển
sát vật mẫu và quét trên mặt bằng 1tinh thể áp điện (áp điện z)có thể
phẳng XY song song với bề mặt dãn nở khi đặt vào nó 1 hiệu điện thế.
mẫu.
- CÁC KIỂU QUÉT
KIỂU QUÉT
CHIỀU CAO
KHÔNG ĐỔI
KIỂU QUÉT DÒNG
CHUI NGẦM
KHÔNG ĐỔI
- Kiểu quét chiều cao không
đổi
Tốc độ nhanh hơn vì không
điều chỉnh trục z nhưng chỉ giới
hạn ở mẫu có bề mặt phẳng
Kiểu quét dòng không đổi:
Quét chậm vì bộ phận hồi
tiếp phải điều chỉnh khoảng
cách giữa đầu dò và mẫu
- BỘ PHẬN CHỐNG RUNG
- ỨNG DỤNG
Hình ảnh cấu trúc bề mặt Si (111) khi sử dung STM năm 1982
- Hình ảnh (35nm × 35nm)1 tạp chất Cr thế chỗ trên bề mặt của Fe(00
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
