Bài thuyết trình: Phát xạ lạnh (kính hiển vi STM)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG SEMINAR: PHÁT XẠ LẠNH(KÍNH HIỂN VI STM) GVHD: PGS.TS LÊ VĂN HIẾU Học viên: HOÀNG VĂN ANH Thắc mắc xin liên hệ: thanhlam1910_2006@yahoo.com KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ XUYÊN HẦM (STM) 1.NGUYÊN LÝ HO T NGẠ ĐỘ 2.C U T O C A STMẤ Ạ Ủ • H c khíệ ơ • H ch ng rungệ ố • H i u khi n ph n h iệ đ ề ể ả ồ • u dò STMĐầ 3. NG D NGỨ Ụ Lịch sử Kính hiển vi điện tử xuyên hầm được phát triển tại IBM Zürich năm 1981 bởi Gerd Binning và Heinrich Rohrer và sau đó hai người đoạt giải Nobel vật lý năm 1986 do phát minh ra kính hiển vi này. Gerd Binning Heinrich Rohrer 1. NGUN LÝ HO T NGẠ ĐỘ °Dựa trên nguyên lý xuyên hầm lượng tử của các điện tử giữa 2 cực điện khi có điện trường đặt vào. °Hệ số xuyên hầm được xác đònh theo công thức: °Khi không có điện trường ngoài (không cung cấp năng lượng cho điện tử) hệ số D vẫn khác không. D tỉ lệ nghòch với a – khoảng cách giữa hai điện cực (khoảng cách giửa mẫu và tip) và tỉ lệ thuận với năng lượng điện tử W. STM là kính hiển vi điện tử đầu dò có độ phân giải đạt đến nguyên tử. The Scanning Tunneling Microscope (STM) Quantum Tunneling Trong cơ học cổ điển,khi một vật gặp một rào thế mà nó không có đủ năng lượng đi qua rào thế thì nó luôn bị phản xạ lại. Giống như đá quả bóng vào tường. Classical Wave Function For Finite Square Well Potential Where E<V Quantum Tunneling Trong cơ học lượng tử, khi ở bên trong giếng thế vuông,hàm sóng có dạng hàm số mũ.Khi một phần tử gặp một rào thế mà nó không đử năng lượng vượt qua.Nếu rào thế đủ hẹp có thể tìm thấy các phần tử ở bên kia rào thế. Quantum Wave Function For Finite Square Well Potential Where E<V Quantum Tunneling th mô t hi u ng xuyên h m: Electron có th xuyên h m t nguyên t này sang nguyên t khác. n(r) xác su t tìm th y electron. V(r) th c a electron. [...]... của đầu dò Sử dụng ở phạm vi qt lớn hơn 100 Å để đo địa hình bề mặt 2.Chế độ chiều cao khơng đổi Lúc này mạch phản hồi khơng hoạt động, vị trí z của tip được giữ khơng đổi, hình ảnh tạo được là do biến thiên của dòng tunnel Sử dụng cho phạm vi qt nhỏ hơn 100 Å CẤU TẠO Hệ cơ khí: Một hệ cơ khí điều khiển sự tiếp cận của mẫu và tip đến khoảng cách cần thiết trước khi quét Vi c dòch chuyển tip được... rung đối với STM làm vi c trong môi trường không khí • (1)-hệ thống chống rung thuỷ lực • (2)-hệ thống chống rung bằng lò xo • Hệ điều khiển phản hồi o Nhiệm vụ giữ cho khoảng cách tip-mẫu không đổi (chế độ độ cao không đổi) hoặc giữ cho dòng tunnel giữa tip-mẫu không đổi (chế độ dòng không đổi) o Dòng tunnel được chuyển thành điện áp và so sánh với giá trò chuẩn tạo tín hiệu vi sai, tín hiệu này lại... nhỏ sáng yếu I = (Vi / d ) exp( − CdΦ 1 / 2 ) C = 10,25( eV ) d = 0,5nm 1/ 2 nm −1 Để ghi hình ảnh tip (hoặc mẫu) sẽ chuyển động còn mẫu (hoặc tip) đứng yên, lúc đó dòng điện xuyên hầm sẽï thay đổi (do D thay đổi) tuỳ thuộc vào đòa hình cao thấp của bề mặt mẫu hoặc trạng thái điện tử của bề mặt mẫu 1.Chế độ hoạt động dòng khơng đổi Dòng xun hầm được giữ khơng đổi qua hệ thống điều khiển phản hồi Feedback... chuyển thành điện áp và so sánh với giá trò chuẩn tạo tín hiệu vi sai, tín hiệu này lại được chuyển đổi thành điện áp để điều khiển vò trí gốm áp điện theo hướng z (để tạo hiệu chỉnh cho độ cao không đổi hoặc dòng không đổi) o Nhiệm vụ điều chỉnh vò trí gốm áp điện tín hiệu vi sai này cũng được lưu giữ như một hàm của x, y để tạo hình ảnh bề mặt 3 Ứng dụng STM Vẽ bản đồ địa hình, tạo hình ảnh ở mức... cách cần thiết trước khi quét Vi c dòch chuyển tip được thực hiện bởi gốm áp điện Tip được gắn vào gốm áp điện và có thể đặt hiệu điện thế vào các cực của áp điện để thực hiện sự dòch chuyển này Phạm vi dòch chuyển có thể từ 0,01 A0 đến vài µ m Đầu Dò Hình ảnh sắc nét phụ thuộc vào độ sắc nhọn của đầu dò Tip được chế tạo bằng cắt cơ học, mài bóng và tẩm thực điện hóa Bán kính của tip nhỏ hơn 1000 . DỤNG SEMINAR: PHÁT XẠ LẠNH(KÍNH HIỂN VI STM) GVHD: PGS.TS LÊ VĂN HIẾU Học vi n: HOÀNG VĂN ANH Thắc mắc xin liên hệ: thanhlam1910_2006@yahoo.com KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ XUYÊN HẦM (STM) 1.NGUYÊN. sử Kính hiển vi điện tử xuyên hầm được phát triển tại IBM Zürich năm 1981 bởi Gerd Binning và Heinrich Rohrer và sau đó hai người đoạt giải Nobel vật lý năm 1986 do phát minh ra kính hiển vi này. Gerd. lệ thuận với năng lượng điện tử W. STM là kính hiển vi điện tử đầu dò có độ phân giải đạt đến nguyên tử. The Scanning Tunneling Microscope (STM) Quantum Tunneling Trong cơ học cổ điển,khi