1.3.3 Измерение распределения плотности электронных состояний

В пункте 1.3.1 было показано, что дифференциальная проводимость пропорциональна плотности электронных состояний. Между тем, при заданном значении можно измерить распределение плотности электронных состояний по поверхности исследуемого образца.

Измерение плотности электронных состояний осуществляется параллельно, с измерением рельефа поверхности в режиме . Вместо постоянного напряжения к туннельному переходу прикладывают разность потенциалов , где – переменный сигнал, с амплитудой (рис. 1). Тогда полный туннельный ток, согласно пункту 1.3.1, будет пропорционален

(1)

где and .

Рис. 1. Энергетическая диаграмма системы МДМ в случае, когда модулируется прикладываемое напряжение .

Таким образом, полный ток, протекающий через туннельный промежуток, будет равен , где – переменная составляющая. Так как значение поддерживается постоянным в процессе сканирования и , то амплитуда переменного туннельного тока будет прямо пропорциональна плотности электронных состояний . Соответственно, регистрируя в процессе сканирования амплитуду переменного тока, получим распределение плотности электронных состояний выраженную в условных единицах. Так как по условию то фактически величина есть ни что иное, как .

Следует отметить, что частота , должна быть существенно больше обратной постоянной времени в интеграторе цепи обратной связи и определяется максимальной допустимой частотой сканирования.

Выводы.

Периодическое изменение прикладываемого напряжения вызывает осцилляцию туннельного тока . Амплитуда последнего зависит от электронных свойств электродов, образующих туннельный контакт.
Используя данную методику, возможно измерить распределение плотности электронных состояний по поверхности исследуемого образца.

Литература.

G. Binnig, H. Rohrer. Helv. Phys. Acta. – 1982, – V. 55 726.
Э. Бурштейн., С. Лундквист. Туннельные явления в твёрдых телах // М.: Мир, 1973.
Е. Вольф. Принципы электронной туннельной спектроскопии.// Киев: "Наукова Думка", 1990, 454 с.