выхода (
ϕ
∼
4
эВ) константа затухания
k
= 2
◦
A
−
1
, так что при из-
менении
Δ
Z
примерно на 1
◦
A
ток меняется на порядок. Реальный
туннельный контакт в СТМ не является одномерным и имеет более
сложную геометрическую форму. Однако основные черты туннели-
рования, а именно экспоненциальная зависимость тока от расстояния
между зондом и образцом, сохраняются также и в более сложных
моделях, что подтверждается экспериментально.
Для больших напряжений смещения (
eV > ϕ
∗
)
из выражения (1)
можно получить формулу Фаулера–Нордгейма для полевой эмиссии
электронов в вакуум:
J
=
e
3
V
2
8
πhϕ
∗
(Δ
Z
)
2
e
−
8
π
√
2
m
(
ϕ
∗
)
3
/
2
Δ
Z
3
ehV
.
(6)
Экспоненциальная зависимость туннельного тока
I
от расстояния
Δ
Z
позволяет регулировать расстояние между зондом и образцом в
туннельном микроскопе с высокой точностью. Кроме того, зазор вхо-
дит в выражение для туннельного тока как показатель степени экс-
поненциальной зависимости вероятности туннелирования. Этим обу-
словлена крайне резкая зависимость туннельного тока от расстояния,
что позволяет строить системы с высочайшим разрешением по вы-
соте. Следует, однако, отметить, что при расчете туннельного тока
I
t
по приведенным выражениям получаем, что его значение лежит в
диапазоне 1 пА. . . 10 нА. При
I
t
более 10 нА туннельный ток перера-
стает в лавинный и происходит автоэлектронная эмиссия, а отсюда —
разрушение зонда и поверхности образца.
В отличие от туннельного микроскопа в основу работы сканирую-
щего атомно-силового микроскопа (АСМ) заложен принцип силового
взаимодействия между игольчатым зондом и поверхностью исследуе-
мого материала (не обязательно металла). Для регистрации этого вза-
имодействия используются специальные зондовые датчики, предста-
вляющие собой упругую консоль с острым зондом на конце (рис. 4).
Рис. 4. Схематическое изображение зон-
дового датчика АСМ [1]
Сила Ван-дер-Ваальса, действу-
ющая на зонд со стороны по-
верхности, приводит к изги-
бу консоли. Регистрируя изгиб,
можно определить силу взаимо-
действия зонда с поверхностью
материала [2].
В общем случае сила Ван-
дер-Ваальса имеет как нормаль-
ную к поверхности, так и лате-
ральную (лежащую в плоскости
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2008. № 2 43
