掃描隧道顯微鏡應(yīng)用電子學(xué)的方式，用一個金屬針尖在在樣品表面掃描。當(dāng)針尖和樣品表面間隔很近時(1nm以下)， 針尖和樣品表面之間會發(fā)生電壓。當(dāng)針尖沿X和Y方向在樣品表面掃描時，就會在針尖和樣品表面第一層電子之間發(fā)生電子隧道。該顯微鏡設(shè)計的沿Z字形掃描， 可堅持電流的恒定。因此，針尖的移動是隧道電流的作用，并且可以反應(yīng)在熒光幕上。持續(xù)的掃描可以樹立起原子級辨別率的表面像。
掃描隧道顯微鏡的英文縮寫是ＳＴＭ。這是２０世紀８０年代初期呈現(xiàn)的一種新型表面剖析工具。其基礎(chǔ)原理是基于量子力學(xué)的隧道效應(yīng)和三維掃描。它是用一個極細的尖針，針尖頭部為單個原子往接近樣品表面，當(dāng)針尖和樣品表面靠得很近，即小于１納米時，針尖頭部的原子和樣品表面原子的電子云產(chǎn)生重疊。此時若在針尖和樣品之間加上一個偏壓，電子便會穿過針尖和樣品之間的勢壘而形成納安級１０Ａ的隧道電流。通過把持針尖與樣品表面間距的恒定，并使針尖沿表面進行準(zhǔn)確的三維移動，就可將表面形貌和表面電子態(tài)等有關(guān)表面信息記載下來。掃描隧道顯微鏡具有很高的空間辨別率，橫向可達０．１納米，縱向可優(yōu)于０．０１納米。它重要用來刻畫表面三維的原子構(gòu)造圖，在納米標(biāo)準(zhǔn)上研討物資的特征，應(yīng)用掃描隧道顯微鏡還可以實現(xiàn)對表面的納米加工
掃描隧道顯微鏡（scanning tunneling microscope，STM)由德國人賓寧(G.Binnig,1947-)和瑞士人羅勒(H.Roher,1933-)1981年發(fā)現(xiàn)，依據(jù)量子力學(xué)原理中的隧道效應(yīng)而設(shè)計
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