ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
и его градиент вблизи острия весьма велики, так что остаточные молекулы
газа при приближении к нему ионизируются, передавая электроны игле, а
сами заряжаются положительно. Эти газообразные катионы отталкиваются
иглой и летят от нее вдоль линий электростатического поля на располо-
женную вблизи фотопластинку, на которой при соударениях создаются
засвеченные точки. Каждая точка на пластинке соответствует атому на
кончике зонда, так что распределение точек на фотопластинке представля-
ет собой сильно увеличенное изображение распределения атомов на вер-
шине иглы.
Сканирующая микроскопия
Эффективным способом получения изображения поверхности образца
является сканирование поверхности электронным пучком с образованием
растра аналогично тому, как электронная пушка сканирует экран в телеви-
зоре. Информация о поверхности может быть получена и с помощью ска-
нирующего твердотельного зонда, траектория которого проходит по от-
дельным областям поверхности, вызывающим особый интерес. Сканирова-
ние может также выполняться зондом, измеряющим ток, который создается
электронами, туннелирующими между поверхностью образца и кончиком
зонда, или зондом, измеряющим силу взаимодействия между поверхностью
и кончиком иглы. Далее будут по очереди описаны установки, предназна-
ченные для каждого из этих трех методов: сканирующий просвечивающий
электронный микроскоп, сканирующий туннельный микроскоп и атомно-
силовой микроскоп.
Сканирующий туннельный микроскоп в качестве зонда использует
иглу с исключительно тонким кончиком. Этот кончик подключают к поло-
жительному полюсу источника напряжения и приближают к изучаемой
поверхности на расстояние порядка 1 нм. Электроны, принадлежащие кон-
кретным атомам на поверхности образца, притягиваются положительно
заряженным кончиком и перепрыгивают (туннелируют) на него, образуя
тем самым слабый электрический ток.
Фундаментальное различие между сканирующим туннельным и атом-
но-силовым микроскопом состоит в том, что первый измеряет туннельный
ток между зондом и поверхностью, а второй – силу взаимодействия между
ними. Атомно-силовой микроскоп так же, как и сканирующий туннельный
микроскоп, имеет два режима работы. Атомно-силовой микроскоп может
работать в контактном режиме с поверхностью, при котором основную
роль играют силы отталкивания электронных оболочек атомов зонда и по-
верхности и в "бесконтактном" режиме, когда зонд находится на большем
расстоянии и доминируют силы Ван дер Ваальса. Как и в случае скани-
рующего туннельного микроскопа используется пьезоэлектрический скан-
нер. Вертикальное перемещение зонда в процессе сканирования может
контролироваться по изменению интерференционной картины, создавае-
мой пучком света, направляемым по оптоволокну.
Все три описанных сканирующих микроскопа предоставляют инфор-
мацию о топографии и дефектах структуры поверхности с разрешением,
близким к атомному.
Инфракрасная и рамановская спектроскопия
Колебательная спектроскопия имеет дело с фотонами, связанными с
переходами между колебательными уровнями энергии молекул и твердых
тел, обычно лежащими в инфракрасном (ИК) диапазоне частот от 2 до 12 ⋅
10
13
Гц. Энергетическая щель многих полупроводников лежит в этом же
диапазоне частот и может исследоваться инфракрасными методами.
В ИК-спектроскопии поглощение фотона hv вызывает переход между
двумя колебательными уровнями Е
n
и Е
n
, где
0
v
2
1
hnE
n
+=
.
Колебательное квантовое чиcло n = 0, 1, 2, ... – положительное целое, а
v
0
– характеристическая частота конкретной моды. В соответствии с прави-
лом отбора ∆
inc
= ± 1, инфракрасные переходы наблюдаются только между
соседними колебательными уровнями и, следовательно, имеют частоту v
0
.
В рамановcкой спектроскопии колебательные уровни возбуждаются при
поглощении фотона с частотой v
inc
и переизлучении другого фотона с час-
тотой hv
emit
:
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 41
- 42
- 43
- 44
- 45
- …
- следующая ›
- последняя »
