Ergebnisse mit dem F.P.-Tunnelrastermikroskop(STM)
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Zusammenfassung
Oberflächen von Gold, Hochorientiertem Pyrolytischem Graphit (HOPG), Molybdändisulfid (MoS2) und Tantaldisulfid (TaS2) wurden im Bereich 100...200 nm (Gold) und 1..20nm (HOPG, MoS2) mit dem F.P.-Rastertunnelmikroskop (STM) des Physikalischen Fortgeschrittenenpraktikums abgebildet. Die Goldoberfläche weist deutlich eine Terrassierung auf, die durch 1D-Querschnittsprofile leicht analysiert werden kann, während die HOPG-, MoS2- und TaS2-Oberflächen durch atomar aufgelöste Abbildungen reproduziert werden, die das trigonale atomare Oberflächengitter deutlich erkennen lassen. Darüberhinaus konnten einzelne atomare Strukturdefekte auf der TaS2-Oberfläche nachgewiesen werden. Messungen des Tunnelstroms auf Gold folgen einer exponentiellen Abstandscharakteristik, sodaß von dem Vorhandensein einer sauberen Vakuum-Tunnelbarriere ausgegangen werden kann. Ein theoretisches Modell der x-z Abbildung von Stufen auf der Goldoberfläche wird dargestellt. Die Messung des Tunnelstroms auf HOPG und MoS2 folgt einer nichtlinearen I/U Kennlinie in Abhängigkeit von den anderen Tunnelparametern. Die quantenmechanische Behandlung des Einteilchen-Tunnelvorgangs wird dargestellt und für eine 1D-Geometrie der Tunnelspitze der Tunnelstrom zwischen zwei Metallsystemen als Funktion des Abstandes, der Barrierenhöhe und der Tunnelspannung hergeleitet.
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Surfaces of Gold, Highly Oriented Pyrolytic Graphite (HOPG), Molybdenium Disulfide (MoS2) and Tantalum Disulfide (TaS2) have been mapped in the scale range of 100...200 nm (Gold) and 1..20 nm (HOPG, MoS2) by using the Scanning Tunneling Microscope (STM) of the Advanced Physics Lab. The gold surface clearly exhibits terraces and steps, which are readily amenable to a 1D-profile cross section analysis, whereas the HOPG, MoS2 and TaS2 surfaces are reproduced with atomic resolution clearly resolving the trigonal atomic surface lattices. Moreover, single atomic structural defects have been detected on the TaS2 surface. Measurements of the Tunnel Current on Gold show an exponential dependence on the tunneling distance which is indicative of a clean vacuum tunnel barrier. A theoretical model of the x-y mapping of steps on the gold surface is presented. Measurements of the Tunnel Current on HOPG show a nonlinear I/U characteristic depending on the other tunnel parameters. A quantum mechanical treatment of the one-particle tunneling process is presented followed by a derivation of a relation between tunnel current, tip-surface distance and potential barrier height between two metal systems by assuming a 1D-Model geometry.
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ISO 690
BARTELL, Ulrich, Martin STACHEL, 2004. Ergebnisse mit dem F.P.-Tunnelrastermikroskop(STM)BibTex
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