Приложения на сканиращ тунелен електронен микроскоп
Принципът на тунелната микроскопия е да се използва умно тунелният ефект и тунелният ток във физиката. В металното тяло има голям брой "свободни" електрони, тези "свободни" електрони в металното тяло на енергийното разпределение са концентрирани в близост до енергийното ниво на Ферми, докато в металната граница има по-висока енергия от енергийното ниво на Ферми на потенциалната бариера. Следователно, от гледна точка на класическата физика, „свободните“ електрони в метала, само енергията, по-висока от граничната потенциална бариера на тези електрони, може да избяга от метала навън. Въпреки това, според квантовата механика, свободните електрони в метала също имат изменчивост и когато тази електронна вълна се разпространява към границата на метала и срещне повърхностната потенциална бариера, ще има известно предаване. Това означава, че ще има част от енергията под повърхностната потенциална бариера на електрона, която може да проникне през металната повърхностна бариера, образувайки метална повърхност "електронен облак". Този ефект се нарича ефект на тунелиране. Следователно, когато два метала са много близо един до друг (под няколко нанометра), електронните облаци на двата метала ще проникнат един в друг. Когато се добави подходящо напрежение, дори ако двата метала не са в действителен контакт, ще има ток, протичащ от единия метал към другия, който се нарича тунелен ток.
Тунелният ток и тунелното съпротивление с тунелната междина са много чувствителни към промените в тунелната междина, дори ако промяната е само 0.01nm, също може да причини значителни промени в тунелния ток.
Ако много остра сонда (като волфрамова игла) на разстояние от гладката повърхност на пробата няколко десети от нанометра височина успоредна на повърхността в посоката на сканиране x, y, тъй като всеки атом има определен размер и по този начин в процеса на сканиране тунелната празнина ще бъде с x, y на различни и различни, тунелният ток, протичащ през сондата, също е различен. Дори промяна на височината от няколко процента от нанометъра може да се отрази в тунелния ток. Използването на сканираща сонда със синхронизирано записващо устройство, промените в тунелния ток ще бъдат записани, можете да получите разделителна способност от няколко нанометра на изображенията от сканиращия тунелен електронен микроскоп.
