ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Полевой электронный микроскоп из "Физико-химия нанокластеров наноструктур и наноматериалов" Полевой электронный микроскоп был построен Мюллером в 1936 г. [c.47] Основу действия микроскопа составляет явление эмиссии электронов с холодного металлического катода. На рис. 2.6 показана схема электронного микроскопа, включающая катод в виде очень тонкого острия с радиусом кривизны г 50 Ч- 300 нм и анод в виде экрана, на котором возникает изображение атомной поверхности острия. [c.47] При расположении экрана на расстоянии Д 3 Ч-10 см увеличение микроскопа составляет Л/г = 10 -г 10 раз с разрешением 2 нм. [c.48] Значение тока эмиссии может быть получено из рассмотрения диаграммы потенциальной энергии для электронов в металле и граничащем с ним вакууме во внешнем электрическом поле (см. рис. 2.7). [c.48] Энергия наивысшего заполненного уровня в металле, отсчитываемая от химического потенциала, обозначается как энергия Ферми Ер. Разница между Ер и потенциальной энергией электронов в вакууме составляет работу выхода ф. Электроны под уровнем Ферми образуют Ферми-жид-кость, при которой плотность состояний на поверхности гораздо выше, чем на дне зоны проводимости, так что туннелирование электронов происходит в основном с уровня Ферми. В отсутствии внешнего поля электроны удерживаются в металле полубесконечным потенциальным барьером, поэтому электрон может выйти из металла только пройдя над барьером, что происходит при термоэмиссии. Наложение электрического поля Р на поверхности или вблизи ее вызывает изменение ширины этого барьера (рис. 2.7). Теперь перед электронами оказывается потенциальный барьер конечной ширины, что приводит к туннелированию электронов. [c.48] Уравнение 2.16 показывает, что для получения плотности тока 10 -г 10 А/см необходима напряженность поля 10 В/нм, что обеспечивается приложением потенциала на острие 10 -Ь 10 В. Зависимость п ЛЕ ) от /Е дает возможность оценить работу выхода электрона. На рис. 2.8 показано изображение вольфрамового острия в полевом электронном микроскопе. Светлые пятна соответствуют микрограням острия с низкой работой выхода, темные пятна — фаням с высокой работой выхода. [c.49] Возможность анализировать энергии электронов за пробным отверстием в экране позволяет определять распределение электронов вблизи поверхности Ферми с точностью 154-75 мэВ. [c.49] На рис. 2.9 показаны результаты исследования поверхности вольфрама [4]. [c.49] Вернуться к основной статье