較新技術(shù)使掃描隧道顯微鏡速度提高100倍
發(fā)布時(shí)間：2021-11-30 2937人看過(guò)
通過(guò)用全新的方法使用現(xiàn)有技術(shù),Cornell物理學(xué)家Keith Schwab和來(lái)自Cornell及Boston大學(xué)的同事使得掃描隧道顯微鏡(STM)--一種能對(duì)表面單原子成像的技術(shù)--速度至少提高100倍。
這種基于一種納米電子學(xué)測(cè)量方法的技術(shù)同時(shí)還可以賦予STM新能力--包括感知單原子大小的點(diǎn)上的溫度等。結(jié)果發(fā)表在11月1日的《自然》(Nature)上。STM利用量子隧道效應(yīng)探測(cè)探針和表面之間的距離改變�？茖W(xué)家提供給樣品微小電壓,然后移動(dòng)探針--末端只有1個(gè)原子寬度的鉑—銥合金絲。探針在表面移動(dòng)僅數(shù)個(gè)埃。自從1980年代被發(fā)明以來(lái),STM在半導(dǎo)體技術(shù)和納米電子學(xué)領(lǐng)域取得了多重大發(fā)現(xiàn)。
但由于電流能在納秒量級(jí)改變,因此STM測(cè)量速度非常慢。并且限制不僅在于信號(hào)本身,還存在于與分析相關(guān)的電子學(xué)。理論上STM能以電子隧穿的速度收集數(shù)據(jù)--頻率達(dá)到1gHz,但傳統(tǒng)的STM受到能量容量限制,只能達(dá)到1kHz。
科學(xué)家嘗試了多復(fù)雜的方法,但較終Schwab發(fā)現(xiàn)解決手段其實(shí)簡(jiǎn)單。通過(guò)外加一個(gè)無(wú)線電波源,并利用簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)向STM傳送,就能探測(cè)隧道結(jié)處的阻抗,從而探測(cè)探針和樣品表面間的距離,這基于波被反射回源的特征。
這一被稱為反射計(jì)的技術(shù)用于高頻波傳導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)電纜,其速度不會(huì)受到電纜電容的減慢。利用新技術(shù)速度提高在100到1000倍之間。它還為原子分辨率的測(cè)溫計(jì)提供了可能,此外該技術(shù)還可用于測(cè)量距離小于原子尺度30000倍區(qū)域的運(yùn)動(dòng)。
