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Rastertunnelmikroskopie (STM)

Schematischer Aufbau eines Rastertunnelmikroskops

Die Rastertunnelmikroskopie (auch Scanning Tunneling Microscope, STM) beruht auf dem quantenmechanischen Tunneleffekt. Bei Annäherung einer  leitenden, nanoskopischen Spitze an eine ebenso leitende Probenoberfläche kann bei Entfernungen unter einem Nanometer ein Elektronenaustausch stattfinden. Die Elektronen können die Energiebarriere überwinden und, da ihre Aufenthaltswahrscheinlichkeit auf der anderen Seite dieser Barriere nicht Null ist, unbesetzte Zustände besetzen. Wird zwischen Probe und Spitze eine Spannung angelegt, so entsteht ein messbarer Tunnelstrom, dessen Wert eine sehr starke Ortsabhängigkeit besitzt. Wird der Wert dieses Stroms in Abhängigkeit der Spitzenposition aufgetragen, so entsteht ein Bild, das kombinierte Informationen über elektronische Zustände und Topographie enthält. Da diese in den vorliegenden Größenmaßstäben oft übereinstimmen, kann eine Abbildung der Probenoberfläche mit atomarer Auflösung erstellt werden.

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