Bài thuyết trình Máy STM (Scanning Tunneling Microscope)

Máy STM (Scanning Tunneling Microscope) 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. Để hiểu rõ hơn về máy này mời các bạn tham khảo bài thuyết trình Máy STM (Scanning Tunneling Microscope) sau đây.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài thuyết trình Máy STM (Scanning Tunneling Microscope) SEMINAR: MÁY STM (SCANNING TUNNELING MICROSCOPE) NHÓM THỰC HIỆN: VŨ THU HIỀN TRẦN THỊ THANH THỦY HUỲNH LÊ THÙY TRANG 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+DL L L-DL _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 ngầm trí mũi dò ( áp điện X và Y có thể không đổi,bằng cách điều chỉnh khoảng dãn nở khi đặt vào nó 1 hiệu điện cách giữa mũi dò và mẫu( trục z),khoảng thế) khi nó di chuyển rất sát vật cách này được điều khiển bằng 1tinh thể mẫu và quét trên mặt phẳng XY áp điện (áp điện z)có thể dãn nở khi đặt song song với bề mặt mẫu. vào nó 1 hiệu điện thế. 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(001) Cấu trúc bề mặt mẫu Fe