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MICROSCÓPIO DE EFEITO DE TÚNEL
O microscópio
Uma amostra condutora e uma ponta de metal muito fina que age como uma sonda local, é posicionada a uma distância de alguns angstroms da superfície da amostra condutora,
resultando numa sobreposição das funções electrónicas de ondas. A ponta vai varrer toda a superfície da amostra a ser analisada, estando ambas ligadas por um circuito. Com a aplicação de uma voltagem (tipicamente
entre 1 mV e 4 V), uma corrente de túnel (tipicamente entre 0,1 nA e 10 nA) pode fluir dos estados electrónicos ocupados perto do nível de Fermi de um eléctrodo com os estados desocupados para o outro eléctrodo.
O levantar e baixar da ponta do microscópio é uma operação que exige precisão muito além do que qualquer mão humana ou mecânica consegue alcançar. Esse trabalho é realizado por cristais piezoeléctricos, como o quartzo, que se expandem ou encolhem quando recebem tensão eléctrica.
Há três cristais: o do eixo z (que se move de cima para baixo), o x (para a frente e para trás) e o y (para a esquerda e para a direita).
Quando a ponta do microscópio começa a varrer a amostra, movendo-se nos eixos x e y, o eixo z fica na mesma. No entanto, quando a ponta encontra um átomo mais alto que os outros, a voltagem da corrente eléctrica aumenta, pois a distância em relação à amostra diminui.
Resumidamente, neste microscópio uma ponta é posicionada por forma a quase tocar a superfície da amostra condutora. Quando a distância de separação entre ponta e amostra se aproxima de 10Å, os electrões da superfície da amostra começam a "fazer túnel" para a ponte e vice-versa, dependendo
da polaridade da voltagem aplicada entre as mesmas, gerando uma corrente.
Este microscópio funciona essencialmente de duas formas, o modo de corrente constante e o modo de altura constante.
No modo de corrente constante, a distância relativa entre ponta e amostra permanece constante, definindo-se o levantamento topográfico propriamente dito.
No modo de altura constante, a ponta varre a amostra nas direcções x, y e mantém fixo o eixo z (z é a posição vertical da ponta
sendo x, y coordenadas no plano da amostra), conseguindo-se varrimentos rápidos com sacrifício da resolução vertical.
Ana Rita Maltez
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