走査型トンネル顕微鏡
走査型トンネル顕微鏡（STM）は、原子を観察する方法のひとつ。1981年に開発されました。IBMチューリッヒのGerd BinnigとHeinrich Rohrerによって発明されました。彼らは1986年にその発明によりノーベル物理学賞を受賞しています。STMの良好な分解能は、0.1nmの横方向の分解能（表面の特徴をどれだけ正確に見ることができるか）と0.01nmの深さ方向の分解能（表面のバンプの高さをどれだけ正確に見ることができるか）である。STMは、真空中だけでなく、空気中、その他さまざまな液体や気体中、そしてほとんどの一般的な温度で使用することができる。
STMは、量子トンネル現象を利用しています。金属製の探針を金属や半導体の表面に極力近づけると、両者の間に電圧がかかり、その間の真空中を電子が流れることができる。探針が表面を通過するときの電流の変化が、写真を作るのです。STMは、非常にきれいな表面と鋭い探針を必要とするため、行うのが難しい場合があります。
金の表面に再構築したイメージ。
手順
まず、先端を4～7オングストローム程度、検査対象物に非常に近づけます。次に、先端を検査対象物の上で非常に注意深く動かします。この動かしたときの電流の変化を測定することができます（コンスタント・ハイト・モード）。また、常に同じ電流が流れるような先端の高さも測定できる（定電流モード）。高さ一定モードの方が速い。
インストゥルメンテーション
STMの部品は、走査チップ、チップを動かすもの、チップの振動を止めるもの、そしてコンピュータです。
STMのパーツ
プラチナ・イリジウム製のスタイラスを用いてMoS2を走査するセントアンドリュース大学のシンプルな走査型トンネル顕微鏡ヘッドのクローズアップ写真。
関連ページ
文学
- Tersoff, J.: Hamann, D. R.: Theory of the scanning tunneling microscope, Physical Review B 31, 1985, p. 805 - 813.
- Bardeen, J.: Tunnelling from a many-particle point of view, Physical Review Letters 6 (2), 1961, p.57-59.
- Chen, C. J.:走査型トンネル顕微鏡における金属表面の原子分解能の起源, Physical Review Letters 65 (4), 1990, p. 448-451
- G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, Phys. Rev. Lett.50, 120 - 123 (1983)
- G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, Phys. Rev. Lett.49, 57 - 61 (1982)
- G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, Appl. Phys. Lett., Vol. 40, Issue 2, pp.178-180 (1982)
- R.V. Lapshin, Feature-oriented scanning methodology for probe microscopy and nanotechnology, Nanotechnology, volume 15, issue 9, pages 1135-1151, 2004
質問と回答
Q:走査型トンネル顕微鏡とは何ですか?
A:走査型トンネル顕微鏡（STM）とは、微小な物体の形状を観察する方法です。表面上の原子の写真を作ったり、原子を別の場所に移動させたりすることができます。
Q:STMは誰が発明したのですか?
A: STMは1981年にチューリッヒにあるIBMでゲルト・ビニッヒとハインリッヒ・ローラーによって発明されました。
Q: いつ発明されたのですか?
A:1981年にチューリッヒにあるIBMで発明されました。
Q:STMで何ができるのですか?
A: STMは、表面上の原子の写真を作成し、原子を別の場所に移動させることができます。
Q:彼らはSTMの発明で賞を取ったのですか?
A:はい、1986年にノーベル物理学賞を受賞しています。
Q:どこで受賞したのですか?
A:1986年の発明でノーベル物理学賞を受賞しています。
Q:この賞は何年に受賞したのですか?
A:1986年に発明したことでノーベル物理学賞を受賞しました。
