Bài thuyết trình: Máy STM

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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài thuyết trình: Máy STM SEMINAR: MÁY STM(SCANNING TUNNELING MICROSCOPE) NHÓM THỰC HIỆN: VŨ THU HIỀN TRẦN THỊ THANH THỦY HUỲNH LÊ THÙY TRANGTrường 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 tửCẤU TẠO CHÍNH MÁY STM ĐẦU DÒ BỘ ÁP ĐIỆN: + BỘ ĐIỀU KHIỂN QUÉT XY + BỘ ĐIỀU KHIỂN HỒI TIẾP BỘ PHẬN CHỐNG RUNG MÁY TÍNHĐẦU 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 HÓACÁCH QUÉT CỦA ĐẦU DÒHIỆU 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 -> dòngchui 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 tubeCHẤT 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 TIẾPLà bộ phận điều khiển định vị vị Mạch hồi tiếp để giữ cho dòng chuitrí mũi dò ( áp điện X và Y có ngầm không đổi,bằng cách điều chỉnhthể dãn nở khi đặt vào nó 1 hiệu khoảng cách giữa mũi dò và mẫu( trụcđiện thế) khi nó di chuyển rất z),khoảng cách này được điều khiểnsát vật mẫu và quét trên mặt bằng 1tinh thể áp điện (áp điện z)có thểphẳng 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 ĐỔIKIỂU QUÉT DÒNG CHUI NGẦM KHÔNG ĐỔIKiểu quét chiều cao khôngđổiTốc độ nhanh hơn vì khôngđiều chỉnh trục z nhưng chỉ giớihạn ở mẫu có bề mặt phẳngKiểu quét dòng không đổi:Quét chậm vì bộ phận hồitiếp phải điều chỉnh khoảngcách giữa đầu dò và mẫuBỘ PHẬN CHỐNG RUNG ỨNG DỤNGHình ảnh cấu trúc bề mặt Si (111) khi sử dung STM năm 1982Hình ảnh (35nm × 35nm)1 tạp chất Cr thế chỗ trên bề mặt của Fe(00 ...