Aplicații de microscop electronic de scanare tunel
Principiul microscopiei tunelare este de a folosi în mod inteligent efectul de tunel și curentul de tunel în fizică. Există un număr mare de electroni „liberi” în corpul metalic, acești electroni „liberi” în corpul metalic al distribuției de energie este concentrat în vecinătatea nivelului de energie Fermi, în timp ce în limita metalului există o energie mai mare decât nivelul de energie Fermi al barierei de potențial. Prin urmare, din perspectiva fizicii clasice, electronii „liberi” din metal, numai energia mai mare decât bariera potențială limită a acelor electroni poate scăpa din metal în exterior. Cu toate acestea, conform mecanicii cuantice, electronii liberi din metal au și volatilitate, iar atunci când această undă de electroni se propagă spre limita metalului și întâlnește bariera de potențial de suprafață, va exista o anumită transmisie. Adică, va exista o parte din energia sub bariera de potențial de suprafață a electronului poate pătrunde în bariera de suprafață metalică, formarea suprafeței metalice „nor de electroni”. Acest efect se numește efect de tunel. Prin urmare, atunci când două metale sunt foarte apropiate unul de altul (sub câțiva nanometri), norii de electroni ai celor două metale vor pătrunde unul în celălalt. Când se adaugă tensiunea corespunzătoare, chiar dacă cele două metale nu sunt cu adevărat în contact, va exista un curent care curge de la un metal la altul, care se numește curent de tunel.
Curentul tunelului și rezistența tunelului cu decalajul tunelului sunt foarte sensibile la modificările intervalului tunelului, chiar dacă doar modificarea 0,01 nm, poate provoca, de asemenea, modificări semnificative ale curentului tunelului.
Dacă o sondă foarte ascuțită (cum ar fi acul de wolfram) la distanța de la suprafața netedă a probei câteva zecimi de înălțime de nanometru paralelă cu suprafața în direcția x, y de scanare, deoarece fiecare atom are o anumită dimensiune, și astfel în procesul de scanare decalajul tunelului va fi cu x, y dintre diferite și diferite, curentul de tunel care curge prin sonda este, de asemenea, diferit. Chiar și o modificare a înălțimii de câteva procente dintr-un nanometru poate fi reflectată în curentul de tunel. Utilizarea unei sonde de scanare cu un înregistrator sincronizat, modificările curentului de tunel vor fi înregistrate, puteți obține rezoluția de câțiva nanometri a imaginilor de la microscopul electronic de scanare cu tunel.
