Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
16
CZĘŚĆTEORETYCZNA
MarekSzklarczyk
SkonstruowaniemikroskopówSTMiAFMbyłomożliwenapodstawieteorii
efektutunelowaniaorazteoriioddziaływańmiędzyatomowych.
1.1.TechnikaSTM.Efekttunelowania
Narysunku1.1przedstawionodwiemożliwościprzepływuprąduelektryczne-
go,czyliprzepływuelektronówpomiędzydwomaobiektami–jednajestzgodna
zfizykąklasyczną(linieniebieskie),adrugazgodnazfizykąkwantową(linie
czerwone).Zgodniezfizykąklasyczną,makroskopową,międzydwomaobiek-
tamiistniejebarieraenergetycznauniemożliwiającaprzejścieelektronów,czyli
przepływprądu.Przejścietakiemożnawymusićtylkowtedy,gdydoukładuzo-
staniedostarczonaenergiarównawysokościbariery(rys.1.1,linianiebieska),na
przykładprzezprzyłożeniepotencjałuelektrycznegoprzynajmniejdojednego
zobiektów.PraceGamova,GurneyaiCondonanademisjąpromieniowaniaβ
–
orazFowleraiNordheimanademisjąelektronuwpoluelektrycznymwlatach
dwudziestychubiegłegowieku,wykorzystująceteoriękwantówPlancka,wykaza-
ły,żenapoziomieatomowymmożliwejestprzejścieelektronupomiędzydwoma
obiektami,jeślispełnionezostanąpewnewarunki.Warunkitetoodpowiednie
odległościpomiędzyobiektamiorazistnieniepoziomówzapełnionychipustych
oodpowiedniejenergii.Odpowiedniespełnienietychwarunkówmożeumożliwić
przepływelektronówoenergiiniższejniżwysokośćbarieryenergetycznej.Można
więcpowiedzieć,żeelektronymogą,oczywiściezokreślonymprawdopodobień-
stwem,tunelowaćprzezbarieręenergetyczną(rys.1.1,linieczerwone).Efektten
nazywanyjestefektemtunelowaniaijestpodstawąmikroskopiiispektroskopii
tunelowania.Prawdopodobieństwojegowystąpieniajakiprzepływuelektronów
możnaokreślićanalizującichfunkcjefalowe.
ij
E
1
F
x<0
V
fizykakwantowa
0
x>0
V(x)
s
fizykaklasyczna
ij
2
x
Rys.1.1.Możliwedrogiprzepływuelektronów:linieniebieskiezgodnezfizykąklasyczną,
linieczerwonezgodnezfizykąkwantową.φ
1iφ
2oznaczająpracewyjściaelektronuzdanego
materiału,E
F–poziomFermiego,s–szerokośćbariery,V–wysokośćbariery,x–odległość
