1.3.4 Измерение распределения работы выхода электронов
В пункте 1.3.2 указывалось, что по результатам измерений характеристики ток-расстояние можно вычислить среднюю работу выхода электродов, которая зависит от величины. Однако, данные измерения осуществляются в области нахождения одного электрода над поверхностью другого электрода. В СТМ существует методика, позволяющая измерять распределение работы выхода электронов по поверхности исследуемого образца. Теоретическая часть данной методики основана на следующих утверждениях.
Измерение распределения работы выхода осуществляется параллельно, с измерением рельефа поверхности в режиме
Только в этом случае, кроме изменения расстояния между образцом и зондом за счёт цепи обратной связи (ОС), образец ещё колеблется под действием вынуждающей силы по закону
. Соответственно расстояние между образцом и зондом
, причём
, где
– расстояние образец-зонд, поддерживаемое постоянным с помощью цепи ОС;
– резонансная частота колебаний пьезотрубки (рис. 1).
Рис. 1. Энергетическая диаграмма системы МДМ в случае, когда модулируется
расстояние между образцом и зондом
.
Если прикладываемое напряжение
, тогда, в соответствии с введёнными выше обозначениями, формулу (2) пункта 1.2.2 можно преобразовать к виду:
(1)
где
.
Таким образом, полный ток, протекающий через туннельный промежуток в данном случае равен
, где
– переменный туннельный ток. Так как значение
поддерживается постоянным в процессе сканирования, то амплитуда переменного туннельного тока будет прямо пропорциональна квадратному корню из полусуммы работ выхода образца и зонда. Предполагая, что в процессе сканирования работа выхода зонда не меняется, тогда амплитуда
будет зависеть только от работы выхода исследуемой поверхности.
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 расстояниz зонд-образец на малую величину вызывает осцилляцию туннельного тока
. - Используя данную методику, возможно измерить распределение работы выхода по поверхности исследуемого образца.
Литература.
- G. Binnig., H. Rohrer. Scanning tunneling microscopy. 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.