Nuskaitymo tunelinės elektroninės mikroskopijos programos
Tunelinio mikroskopo principas yra sumaniai panaudoti fizinį tuneliavimo efektą ir tuneliavimo srovę. Metaliniame kūne yra daug „laisvųjų“ elektronų, o šių „laisvųjų“ elektronų energijos pasiskirstymas metaliniame kūne yra sutelktas netoli Fermio lygio, ir yra potencialo barjeras, kurio energija yra didesnė už Fermio lygį. metalo riba. Todėl, žvelgiant iš klasikinės fizikos perspektyvos, iš metalo vidaus į išorę gali išeiti „laisvieji“ elektronai metale, tik tie elektronai, kurių energija yra didesnė už ribinį barjerą. Tačiau pagal kvantinės mechanikos principus laisvieji elektronai metaluose turi ir banginių savybių, o šiai elektronų bangai išplitus iki metalo ribos ir susidūrus su paviršiaus barjeru, dalis jos bus perduota. Tai reiškia, kad kai kurie elektronai, kurių energija mažesnė už paviršiaus potencialo barjerą, gali prasiskverbti pro metalo paviršiaus potencialo barjerą ir suformuoti „elektronų debesį“ ant metalo paviršiaus. Šis efektas vadinamas tuneliu. Taigi, kai du metalai yra arti (mažiau nei keli nanometrai), dviejų metalų elektronų debesys prasiskverbs vienas į kitą. Kai naudojama tinkama įtampa, net jei abu metalai iš tikrųjų nesiliečia, srovė tekės iš vieno metalo į kitą. Ši srovė vadinama tunelio srove.
Tunelio srovė ir tunelio varža yra labai jautrūs tunelio tarpo pokyčiams. Net 0.01 nm pokytis tunelio tarpelyje gali sukelti reikšmingų tunelio srovės pokyčių.
Jei labai aštrus zondas (pvz., volframo adata) yra naudojamas skenuoti lygiagrečiai paviršiui x ir y kryptimis kelių dešimtųjų nanometrų aukštyje nuo lygaus mėginio paviršiaus, nes kiekvienas atomas turi tam tikrą dydį, Vidurinis tunelio tarpas skirsis priklausomai nuo x ir y, o per zondą tekanti tunelio srovė taip pat skirsis. Net kelių šimtųjų nanometrų aukščio svyravimai gali atsispindėti tunelinėse srovėse. Tunelinės srovės pokyčiams fiksuoti naudojamas su skenuojančiu zondu sinchronizuotas registratorius, galima gauti kelių šimtųjų nanometrų raiškos skenuojančio tunelinio elektroninio mikroskopo vaizdą.
