NH

1
SEMINAR MÁY STM(SCANNING TUNNELING MICROSCOPE)

• NHÓM TH?C HI?N
• VU THU HI?N
• TR?N TH? THANH TH?Y
• HU?NH LÊ THÙY TRANG

2

• Tru?ng d?i h?c khoa h?c t? nhiên thành ph? H? Chí
  Minh
• B? môn v?t lí ?ng d?ng
• L?p cao h?c quang di?n t? khóa 18

3
STM LÀ GÌ???

• Ðu?c phát minh nam 1981 và hai nhà phát minh ra
  thi?t b? này là Gerd Binnig và Heinrich Rohrer
  (dã giành gi?i Nobel V?t lý nam 1986
• Là kính hi?n vi quét chui ng?m ,du?c s? d?ng d?
  quan sát hình thái h?c b? m?t c?a v?t r?n (kim
  lo?i, ch?t bán d?n) ? c?p d? nguyên t?

4
NGUYÊN LÝ HO?T Ð?NGC?A STM

• STM s? d?ng m?t mui dò nh?n mà d?u c?a mui dò có
  kích thu?c là m?t nguyên t?, quét r?t g?n b? m?t
  m?u. Khi d?u dò du?c quét trên b? m?t m?u, s?
  xu?t hi?n các di?n t? di chuy?n t? b? m?t m?u
  sang mui dò do hi?u ?ng chui ng?m lu?ng t? và
  vi?c ghi l?i dòng chui ng?m (do m?t hi?u di?n th?
  d?t gi?a mui dò và m?u) này s? cho các thông tin
  v? c?u trúc b? m?t v?i d? phân gi?i ? c?p d?
  nguyên t?

5
C?U T?O CHÍNH MÁY STM

• Ð?U DÒ
• B? ÁP ÐI?N
• B? ÐI?U KHI?N QUÉT XY
• B? ÐI?U KHI?N H?I TI?P
• B? PH?N CH?NG RUNG
• MÁY TÍNH

6
Ð?U DÒ
7

• Cách ch? t?o
• _ Dây vonfram du?c ch? t?o b?ng phuong pháp
  kh?c di?n hóa ho?c du?c mài nh?n v?i b?t Fe.
• _ Ðu?c c?t t? dây Pt-Ir.
• Ðu?ng kính vài tram nm (kích thu?c c? nguyên t?)

8
PHUONG PHÁP KH?C ÐI?N HÓA
9
CÁCH QUÉT C?A Ð?U DÒ
10
HI?U ?NG ÐU?NG NG?M

• Theo co h?c c? di?n, khi EltU h?t không th? vu?t
  qua rào th?.

• Theo co h?c lu?ng t?, khi EltU v?n t?n t?i giá tr?
  hàm sóng c?a di?n t? ? bên kia rào th?, t?c là có
  xác su?t tìm th?y di?n t? bên ngoài rào th?. Ðây
  chính là hi?u ?ng chui ng?m lu?ng t?

11
_N?u m?u g?n vào c?c , Ef c?a m?u nh? hon Ef c?a
d?u dò -gt dòng chui ng?m d?ch chuy?n t? d?u dò
sang m?u _N?u m?u g?n vào c?c -, Ef c?a m?u gt Ef
c?a d?u dò -gt dòng chui h?m d?ch chuy?n t? m?u
sang d?u dò.
12
DÒNG CHUI NG?M
Dòng chui ng?m do m?t d? e ? b? m?t ( e g?n m?c
Fermi). Do dó do dòng chui ng?m có th? thay th?
cho hình ?nh v?t lý c?a b? m?t m?u.
_d kho?ng cách gi?a d?u dò và m?u _? chi?u cao
h? th? _m kh?i lu?ng e.
_I gi?m theo h? s? 10 khi kho?ng cách tang 1
Ao _I co giá tr? t? 10pA 1nA ( ? c? vài eV,d c?
0,5 nm)
13
B? PH?N ÁP ÐI?N
_Là trung tâm v?n hành c?a STM.Giúp mui dò di
chuy?n tinh t? hon
_có 2 lo?i áp di?n
tripod
tube
14
CH?T ÁP ÐI?N HO?T Ð?NG NHU TH? NÀO?

-
L
_Ch?t áp di?n giãn n? d?c theo tr?c c?a nó khi
di?n th? d?t vào cùng chi?u phân c?c c?a ch?t áp
di?n (V ). Khi dó ch?t áp di?n co l?i theo
phuong vuông góc v?i tr?c. _Ngu?c l?i ch?t áp
di?n s? co l?i d?c theo tr?c c?a nó khi di?n th?
d?t vào ngu?c chi?u phân cuc c?a ch?t áp di?n (V
-). Khi dó ch?t áp di?n giãn n? theo phuong vuông
góc v?i tr?c.
15
B? ÐI?U KHI?N QUÉT XY
B? ÐI?U KHI?N H?I TI?P
Là b? ph?n di?u khi?n d?nh v? v? trí mui dò ( áp
di?n X và Y có th? dãn n? khi d?t vào nó 1 hi?u
di?n th?) khi nó di chuy?n r?t sát v?t m?u và
quét trên m?t ph?ng XY song song v?i b? m?t m?u.
M?ch h?i ti?p d? gi? cho dòng chui ng?m không
d?i,b?ng cách di?u ch?nh kho?ng cách gi?a mui dò
và m?u( tr?c z),kho?ng cách này du?c di?u khi?n
b?ng 1tinh th? áp di?n (áp di?n z)có th? dãn n?
khi d?t vào nó 1 hi?u di?n th?.
16
CÁC KI?U QUÉT
KI?U QUÉT CHI?U CAO KHÔNG Ð?I
KI?U QUÉT DÒNG CHUI NG?M KHÔNG Ð?I
17
Ki?u quét chi?u cao không d?i T?c d? nhanh hon vì
không di?u ch?nh tr?c z nhung ch? gi?i h?n ? m?u
có b? m?t ph?ng
Ki?u quét dòng không d?i Quét ch?m vì b? ph?n
h?i ti?p ph?i di?u ch?nh kho?ng cách gi?a d?u dò
và m?u
18
B? PH?N CH?NG RUNG
19
?NG D?NG
Hình ?nh c?u trúc b? m?t Si (111) khi s? dung
STM nam 1982
20
Hình ?nh (35nm 35nm)1 t?p ch?t Cr th? ch? trên
b? m?t c?a Fe(001)
21
C?u trúc b? m?t m?u Fe
22
C?u trúc b? m?t m?u Au
23
?NG D?NG TRONG CÔNG NGH? NANO (KH?C HÌNH STM)

• Qúa trình d?ch chuy?n c?n 3 bu?c
• Ð? v? trí mui dò trên d?nh c?a 1 nguyên t? b? h?p
  th? mu?n di chuy?n ,sau dó d?n d?n tang dòng chui
  ng?m -gt mui dò chuy?n hu?ng d?n nguyên t? b? h?p
  thu, 1 liên k?t riêng du?c hình thành.
• Di chuy?n mui dò qua 1 bên d? kéo nguyên t? b?
  h?p thu d?n 1 v? trí mong mu?n
• _Gi?m d?n dòng chui ng?m -gt mui dò r?i kh?i
  nguyên t? b? h?p thu và d? nó l?i v? trí m?i

Nguyên t? xenon Trên b? m?t niken
24
NHU?C ÐI?M C?A STM _STM ph?i du?c th?c hi?n
trong chân không cao. _M?u s? d?ng trong STM
ph?i là m?u d?n di?n( kim lo?i và ch?t bán
d?n) _B? m?t m?u siêu s?ch và vi?c ch?ng rung
là m?t dòi h?i l?n. _T?c d? ghi ?nh trong STM
th?p.
UU ÐI?M C?A STM _STM là m?t k? thu?t ghi ?nh
hình thái h?c và c?u trúc (c?u trúc v?t lý, c?u
trúc di?n t?...) b? m?t v?i d? phân gi?i r?t cao
và cho ?nh ch?t lu?ng cao. _STM không dòi h?i
vi?c phá h?y m?u nhu kính hi?n vi di?n t? truy?n
qua (thi?t b? ch?p ?nh v?i d? phân gi?i tuong
duong). _STM còn cho phép t?o ra các phép thao
tác trên b? m?t cho quá trình ch? t?o.
25
(No Transcript)
26
TÀI LI?U THAM KH?O

• Theory of the scanning tunneling microscope (
  J.Tersoff and D.R.Hamann)
• Introduction to scanning tunneling microscopy (
  C.Julian Chen)
• Construction of an air-operated scanning
  tunneling microscope (Chinese journal of physics)
• en.wikipedia.org/wiki/Scanning_tunneling_microscop
  e - 73k
• physics.nist.gov/GenInt/STM/stm.html - 5k
• nobelprize.org/educational_games/physics/microscop
  es/.../index.html - 21k
• inventors.about.com/library/inventors/blstm.htm -
  24k
• www.mcallister.com/stmpg.html - 13k -