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STM是利用量子化學(xué)中的隧道效應(yīng)．將原子線度的極細(xì)探針和被研究物質(zhì)表面作為兩個(gè)電極，當(dāng)樣品與針尖的距離非常接近時(shí)(通常<1nm)．在外加電場(chǎng)(偏壓VO的作用下·電子會(huì)穿過(guò)兩個(gè)電極之間的勢(shì)壘流向另一個(gè)電極，產(chǎn)生隧道效應(yīng)．隧道電流(，)與針尖和樣品之間的距離(s)、樣品與探針的平均功函()及所加偏壓( )存在下述函數(shù)關(guān)系： 
受隧道效應(yīng)的限制，STM只能獲得導(dǎo)體、半導(dǎo)體材料的表面形貌特征，對(duì)絕緣體無(wú)能為制隧道電流恒定，掃描過(guò)程中探針在垂直于樣品方向的高低變化即反映出樣品表面的起優(yōu)，將針尖的運(yùn)動(dòng)軌跡繪制成圖即獲得樣品表面三維形貌．此種掃描模式適用于表面起伏較大的樣品；另一種為恒高度模式：即控制針尖高度恒定，通過(guò)隧遭電流的變化獲得材料表面態(tài)密度的分布，進(jìn)而分析材料表面的原子結(jié)構(gòu)．此模式只適用于起伏≤1nm的樣品，即具有原子級(jí)平面的樣品。
顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的計(jì)算原理
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