Scanning tunneling microscopy and spectroscopy

Abstract

منذ أن طور (ج بننج و هـ روهر) مجهرية الماسح النفقي صارت أداة قوية للبحث في مجالات عديدة منها البناء الذري، والخواص الإلكترونية للسطوح الموجودة في الفراغ الفضائي، وفي الهواء، أو في السوائل العازلة، وحتى في السوائل الموصلة وهذه الدراسة تناقش مجهرية الماسح النفقي والمطيافية لتوضيح انعكاسات التحليل الذري وقد سمحت هذه الطريقة بدراسة تفصيلية لمختلف الحالات الإلكترونية، وساعدت بشكل كبير في توضيح أساسها الفيزيائي ثم عرضت الدراسة للاحتمالات وللضوابط من خلال الأمثلة التوضيحية لدراسات على أسطح نظيفة ومعروفة الخصائص لمعادن وأشباه موصلات قد عولجت تحت ضغط منخفض جدا وكذلك تم عرض الخصائص المتميزة لمجهرية الماسح النفقي في إعطاء تصور للتحليل الذري من خلال الدراسات الحديثة على تجذير وزراعة المعادن على السطوح وأخيرا نوقشت بعض التطبيقات الجديدة الواعدة في مختبر الماسح النفقي

Since its development by G Binnig and H Rohrer in 1982 Scanning Tunneling Microscopy (STM) has proven to be a powerful means to investigate the atomic scale structure and the local electronic properties of surfaces in vacuum air insulating liquids and even electrolytes After a brief introduction to the physical basis of STM and the basic modes of operation of a microscope we discuss the central problem of the interpretation of atomicresolution images Local tunneling spectroscopy is then presented It allows a detailed study of the various electronic states of a surface and greatly helps in identifying their physical origin The current possibilities and limitations of the probe are illustrated through representative examples of studies on clean and wellcharacterized surfaces of metal and semiconductor single crystals performed under ultrahigh vacuum The unique ability of STM to image isolated features with atomic resolution is also presented through recent studies on the nucleation and growth of metallic clusters on surfaces Finally some challenging new applications of STM are discussed