Aplicações de microscópio eletrônico de tunelamento de varredura
O princípio da microscopia de tunelamento é fazer uso inteligente do efeito de tunelamento e da corrente de tunelamento na física. Há um grande número de elétrons "livres" no corpo metálico, esses elétrons "livres" no corpo metálico da distribuição de energia estão concentrados nas proximidades do nível de energia de Fermi, enquanto na fronteira do metal há uma energia mais alta do que o nível de energia de Fermi da barreira potencial. Portanto, do ponto de vista da física clássica, dos elétrons "livres" dentro do metal, apenas a energia superior à barreira de potencial limite desses elétrons pode escapar do metal para o exterior. Porém, de acordo com a mecânica quântica, os elétrons livres no metal também apresentam volatilidade, e quando essa onda eletrônica se propaga em direção à fronteira do metal e encontra a barreira de potencial da superfície, haverá alguma transmissão. Ou seja, haverá parte da energia abaixo da barreira de potencial superficial do elétron que pode penetrar na barreira da superfície metálica, formando uma "nuvem de elétrons" na superfície metálica. Este efeito é chamado de efeito de tunelamento. Portanto, quando dois metais estão muito próximos (abaixo de alguns nanômetros), as nuvens eletrônicas dos dois metais penetrarão uma na outra. Quando a tensão apropriada é adicionada, mesmo que os dois metais não estejam realmente em contato, haverá uma corrente fluindo de um metal para o outro, chamada corrente de túnel.
A corrente do túnel e a resistência do túnel com a lacuna do túnel são muito sensíveis às mudanças na lacuna do túnel, mesmo que apenas 0.01nm mudem, também podem causar mudanças significativas na corrente do túnel.
Se uma sonda muito afiada (como uma agulha de tungstênio) estiver a uma distância da superfície lisa da amostra de alguns décimos de nanômetro de altura paralela à superfície na direção x, y, varredura, porque cada átomo tem um certo tamanho e, portanto, no processo de varredura, a lacuna do túnel será com o x, y do diferente e diferente, a corrente de tunelamento que flui através da sonda também é diferente. Mesmo uma mudança de altura de alguns por cento de um nanômetro pode ser refletida na corrente de tunelamento. O uso de uma sonda de varredura com um gravador sincronizado, as mudanças na corrente de tunelamento serão registradas, você pode obter a resolução de alguns nanômetros das imagens do microscópio eletrônico de tunelamento de varredura.
