作业帮简述STM恒高模式的基本工作原理,
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/29 22:33:03
简述STM恒高模式的基本工作原理,
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STM的工作原理
STM是利用量子隧道效应工作的.若以金属针尖为一电极,被测固体样品为另一电极,当他们之间的距离小到1nm左右时,就会出现隧道效应,电子从一个电极穿过空间势垒到达另一电极形成电流.且 其中Ub：偏置电压；k：常数,约等于1,Φ1/2：平均功函数,S：距离.
从上式可知,隧道电流与针尖样品间距S成负指数关系.对于间距的变化非常敏感.因此,当针尖在被测样品表面做平面扫描时,即使表面仅有原子尺度的起伏,也会导致隧道电流的非常显著的、甚至接近数量级的变化.这样就可以通过测量电流的变化来反应表面上原子尺度的起伏,如下图右边所示.这就是STM的基本工作原理,这种运行模式称为恒高模式（保持针尖高度恒定）.
STM还有另外一种工作模式,称为恒流模式,如下图左边.此时,针尖扫描过程中,通过电子反馈回路保持隧道电流不变.为维持恒定的电流,针尖随样品表面的起伏上下移动,从而记录下针尖上下运动的轨迹,即可给出样品表面的形貌.
恒流模式是STM常用的工作模式,而恒高模式仅适于对表面起伏不大的样品进行成像.当样品表面起伏较大时,由于针尖离样品表面非常近,采用恒高模式扫描容易造成针尖与样品表面相撞,导致针尖与样品表面的破坏.