IV Інтернет - олімпіада з нанотехнологій

Звичайно, насправді на атомних масштабах вістря зонда СТМ і та ділянка зразка, що вивчається, виглядає зовсім не так, як це показано на рис.1. Куди ближча реальність картина, показана на рис.2 і враховує атомну структуру речовини.

Питання 1. Тунельний струм тече через будь-який атом зонда, поряд з яким розташований атом зразка. Вістря зонда СТМ насправді складається не з одного атома, а з кількох. Тим не менш, СТМ часто дає можливість вирішувати окремі атоми. Чому так виходить (1 бал)?

Часто для того, щоб зонд СТМ був «хорошим» і дозволяв побачити окремі атоми, він просто повинен закінчуватися одним атомом (як це показано на рис.2).

Питання 2. На підставі формули (1) доведіть, що у випадку, якщо висота тунельного бар'єру 5 еВ, напруга на зонді 10 мВ, відстань від кінця зонда до поверхні 5 Å а точність вимірювання тунельного струму 10 %, СТМ дозволить побачити , Що кілька атомів на поверхні знаходяться глибше, ніж інші на 0.5 Å. Передбачається, що зонд СТМ «хороший» (2 бали).

Оскільки в основі роботи СТМ лежить явище тунелювання, то в отриманих даних міститься інформація не тільки про рельєф, а й про електронну структуру поверхні зразка, наприклад, про роботу виходу електронів.

Питання 3. Запропонуйте спосіб вимірювання локальної ефективної висоти тунельного бар'єру за допомогою СТМ (1 бал).

Питання 4. Запропонуйте спосіб вимірювання за допомогою СТМ локальних робіт виходу електрона для зонда та зразка у тому випадку (2 бали).

---