Tunelowania nie można zignorować w STM; w istocie jest to bardzo ważne. Gdy końcówka zbliża się do próbki, odległość między końcówką a powierzchnią zmniejsza się do wartości porównywalnej z odległością między sąsiednimi atomami w siatce. W tej sytuacji elektron tunelujący może przemieszczać się albo do sąsiednich atomów w sieci, albo do atomu na końcu sondy. Prąd tunelowy do końcówki mierzy gęstość elektronów na powierzchni próbki, a informacja ta jest wyświetlana na obrazie.
Układ atomów
W półprzewodnikach, takich jak krzem, gęstość elektronów osiąga maksimum w pobliżu miejsc atomowych. Maksima gęstości pojawiają się na obrazie jako jasne punkty, które określają przestrzenny rozkład atomów. Natomiast w metalach ładunek elektryczny jest równomiernie rozłożony na całej powierzchni. Bieżący obraz tunelowania powinien pokazywać jednolite tło, ale tak nie jest. Interakcja między końcówką a próbką zaburza gęstość elektronów do tego stopnia, że prąd tunelowy nieznacznie wzrasta, gdy końcówka jest umieszczona bezpośrednio nad atomem powierzchniowym. Układ okresowy atomów jest wyraźnie widoczny na obrazach materiałów takich jak złoto, platyna, srebro, nikiel i miedź. Odwiedź: https://mikroskopelektronowy.pl/transmisyjny-mikroskop-elektronowy/.
Aplikacja
Za pomocą STM zbadano kilka powierzchni. Rozmieszczenie poszczególnych atomów na metalowych powierzchniach złota, platyny, niklu i miedzi zostało dokładnie udokumentowane. Szczegółowo zbadano również absorpcję i dyfuzję różnych związków, takich jak tlen, oraz epitaksjalny wzrost złota na złocie, srebra na złocie i niklu na złocie.
Powierzchnie krzemu były badane szerzej niż powierzchnie jakiegokolwiek innego materiału. Powierzchnie są przygotowywane przez podgrzewanie w próżni do temperatur tak wysokich, że atomy zmieniają swoje położenie w procesie zwanym rekonstrukcją powierzchni. Rekonstrukcja powierzchni krzemu została szczegółowo zbadana. Taka powierzchnia rekonstruuje się w skomplikowany i złożony wzór znany jako struktura Takayanagi 7 × 7. Położenie, reaktywność chemiczna i konfiguracja elektronowa każdego miejsca atomowego na powierzchni 7 × 7 zostały zmierzone za pomocą STM. Rekonstrukcja powierzchni krzemu oznaczonej (100) jest prostsza. Atomy powierzchniowe tworzą pary lub dimery, które pasują do rzędów rozciągających się na całej powierzchni krzemu.
