Bài thuyết trình Kính hiển vi STM

Bài thuyết trình Kính hiển vi STM trình bày về nguyên lý hoạt động của STM, cấu tạo chính máy STM, ứng dụng cũng như ưu nhược điểm của kính hiển vi STM. Mời các bạn tham khảo bài thuyết trình để nắm bắt nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài thuyết trình Kính hiển vi STM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG KÍNH HIỂN VI STM GVHD: T.S Lê Vũ Tuấn Hùng Học viên: Lê Minh Tuấn Giới thiệu • 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 Quantum Tunneling Classical Wave Function For Finite Square Well Potential Where E Quantum Tunneling Quantum Wave Function For Finite Square Well Potential Where E Quantum Tunneling Trong đó: Các giá trị m, d, Φ xác định (Φ là công thoát),d khoảng 1 Å. 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 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 Å. Tip thường được làm từ W (bền chắc nhưng dần bị oxy hóa) hoặc Pt/Ir (trơ hóa học trong không khí và trong dung môi). 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+ 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 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 HỆ CHỐNG RUNG Yeâu caàu baét buoäc laø bieân ñoä dao ñoäng khoâng mong muoán phaûi nhoû hôn 0,1 A0 ñeå coù theå taïo aûnh nguyeân töû ỨNG DỤNG Hình ảnh (35nm × 35nm)1 tạp chất Cr thế chỗ trên bề mặt của Fe(001 Cấu trúc bề mặt mẫu Fe Cấu trúc bề mặt mẫu Au Chế tạo vật liệu có kích thước nano: khắc nano, lắng đọng kim loại là những phương pháp hữu hiệu để chế tạo các cấu trúc nano. Ứng dụng nhiều trong nghiên cứu vật liệu sinh học: cấu trúc ADN của sinh vật (sau khi được phủ một lớp dẫn điện). Một số loại máy STM STM nhiệt độ thấp STM chân không cao ƯU ĐIỂM CỦA STM NHƯỢC ĐIỂM CỦA STM _STM là một kỹ thuật ghi ảnh hình _STM phải được thực hiện trong thái học và cấu trúc (cấu trúc vật lý, chân không cao. cấu trúc điện từ...) bề mặt với độ phân giải rất cao và cho ảnh chất lượng cao. _Mẫu sử dụng trong STM phải là _STM không đòi hỏi việc phá hủy mẫu dẫn điện( kim loại và chất bán mẫu như kính hiển vi điện tử truyền dẫn) qua (thiết bị chụp ảnh với độ phân giải tương đương). _Bề mặt mẫu siêu sạch và việc chống _STM còn cho phép tạo ra các phép rung là một đòi hỏi lớn. thao tác trên bề mặt cho quá trình chế tạo. _Tốc độ ghi ảnh trong STM thấp. XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN!!! ...