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什麼是掃描隧道顯微鏡

掃描探針顯微術工具

掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope,縮寫爲STM)是一種利用量子力學中的隧穿效應來觀察和定位單個原子的掃描探針顯微術工具。

這種顯微鏡可以顯示物體表面的細節,甚至可以觀察到單個原子的結構。STM的工作原理是通過將一箇細小的探針尖端與樣品表面保持極其接近的距離,並在尖端和表面之間建立一小隧道電流。探針尖端的位置會受到樣品表面原子排列的影響,通過測量隧道電流的變化,可以得到樣品表面的拓撲圖像。STM尤其適用於金屬半導體等導電材料,因爲它能感知到局部電子密度的變化,從而提供有關樣品的電子性質的信息。

STM還具有良好的表面靈敏度,能夠檢測到表面的電子能級結構、材料的導電性等性質。此外,它還可以進行局部電流和電壓的測量,在表面上操作和探測微小的電子元件,甚至製作出納米尺度的器件。在低溫下(4K),STM可以利用探針尖端精確操縱原子,因此在納米科技中既是重要的測量工具又是加工工具。