自制扫描隧道显微镜需要克服的问题
扫描隧道显微镜的基本原理在于量子隧穿效应。即当针尖靠近材料表面时，材料中的电子会克服针尖和材料之间的势垒发生量子隧穿效应，如果针尖后端形成回路，就可以测量到隧穿电流。隧穿电流大小与多个因素有关：针尖距离材料表面的距离、针尖上所加的偏置电压、材料表面电子态密度大小等。假设材料表面是原子级平整的，如果保持针尖距离不变，随着针尖在材料表面的移动，就能“感应”到材料表面电子态密度的变化，从而推断出原子的分布。如果保持针尖隧穿电流不变，那么就要随时调整针尖高度，同样针尖高度变化能够“感应”出材料表面的“凹凸不平”，也能给出原子的分布。同理，还可以改变偏置电压，即在保持高度不变状态下，改变隧穿势垒高度，那么就能得到不同能量电子隧穿信号，从而推测材料中的电子能量谱线，又称扫描隧道谱。
1.针尖必须足够尖，原则上针尖上只有一个原子###好，但一般都是由几个甚###几十个原子，针尖的形状要足够尖，也就是曲率要足够小，这样才能具备原子分辨率；
2.控制针尖要足够###，一般采用的是压电陶瓷步进电机控制针尖移动，单位移动距离可以在原子尺度量级，无论是针尖高度还是针尖平面扫描的精度，都要达到这个级别。这意味着要尽可能隔绝振动，需要很稳定的光学平台和多级防震装置，有时甚###需要放置在隔声间里面；
3.热稳定度要足够好，在室温下因为温度高，热效应就强，比如针尖和设备的热胀冷缩效应，比如针尖在材料表面的热漂移，这些都将直接影响测量的精度。
4.电流测量要足够好。隧穿电流原则上是很小的，我们常用的电流表很难测清楚，需要通过放大电路把获得的电流信号逐级放大，###终让终端测量仪器能够轻易分辨隧穿电流的变化。
5.材料表面要足够平整。如果是室温下在大气环境放入样品，那么样品表面难免会有所污染，而且表面的褶皱、台阶、缺陷也是对针尖极其不利的，往往在大范围扫描针尖时会破坏针尖，###终只能重新做实验。
因此，要获得分辨率高的原子像或高精度的隧道谱，一般需要原位解离样品或者样品是原位生长的薄膜，还需要隔绝机械振动和声音，还需要低温环境来隔绝热效应。但这并不是说常温常压下扫描隧道显微镜就不能工作，实际上很多实验室的演示用STM就是在室温下操作的。
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