5
Сканирующая микроскопия в измерениях нанообъектов
бражение не искажается из-за абер-
раций. Кроме того, энергия элек-
тронов, формирующих изображе-
ние в СТМ, не превышает несколь-
ких электрон-вольт, т.е. оказывает-
ся меньше характерной энергии
химической связи, что обеспечива-
ет возможность неразрушающего
контроля исследуемого образца.
Возможности сканирующей
туннельной микроскопии были убе-
дительно продемонстрированы при
изучении реконструкции поверх-
ностной структуры кремния (рис. 5)
[3]. Эти исследования принесли
признание СТМ-микроскопии и по-
казали возможность изучения струк-
туры поверхности твердых тел с
атомным разрешением.
Конструкторские функции
СТМ.
Важной особенностью СТМ
является то, что помимо исследова-
тельских функций наблюдения, он
может выполнять и активные кон-
структорские функции: осущест-
влять захват и перемещение от-
дельных атомов, проводить локаль-
ные химические реакции, манипулировать отдельными молекулами,
атомами и даже квантовыми точками, собирая из них заданные наперед
наноструктуры (атомный дизайн). Это полностью согласуется с утверж-
дением, сделанным Р. Фейнманом еще в 1959 г.: «Известные нам прин-
ципы физики не запрещают создавать объекты «атом за атомом». Ма-
нипуляция атомами, в принципе, вполне реальна и не нарушает никаких
законов природы» [7].
Наиболее ярко возможности СТМ в этом направлении были про-
демонстрированы в работах [8, 9]. В них с помощью СТМ на атомарно
гладкой поверхности меди из атомов железа были собраны так называ-
емые квантовые загоны — замкнутые двумерные образования различ-
ной формы, представляющие собой потенциальные ямы для находя-
щихся внутри электронов (рис. 6). Отметим, что эти и подобные им
опыты проводились в условиях сверхвысокого вакуума при низких
температурах, чтобы исключить загрязнение поверхности меди и тепло-
вую диффузию атомов железа.
Рис. 4.
Экспериментальная зависи-
мость туннельного тока от расстоя-
ния между платиновым образцом и
Pt-Rh зондом [6]
Рис. 5.
Реконструкция атомной стру-
ктуры на поверхности кристалла
кремния [3]
