تطبيقات المجهر الإلكتروني النفقي الماسح
مبدأ المجهر النفقي هو الاستفادة بذكاء من تأثير النفق وتيار النفق في الفيزياء. يوجد عدد كبير من الإلكترونات "الحرة" في الجسم المعدني، هذه الإلكترونات "الحرة" في الجسم المعدني لتوزيع الطاقة تتركز في محيط مستوى طاقة فيرمي، بينما في الحد المعدني توجد طاقة أعلى من مستوى طاقة فيرمي للحاجز المحتمل. لذلك، من وجهة نظر الفيزياء الكلاسيكية، فإن الإلكترونات "الحرة" الموجودة داخل المعدن، فقط الطاقة الأعلى من حاجز الجهد الحدي لتلك الإلكترونات هي التي يمكنها الهروب من المعدن إلى الخارج. ومع ذلك، وفقًا لميكانيكا الكم، فإن الإلكترونات الحرة في المعدن لها أيضًا خاصية التطاير، وعندما تنتشر موجة الإلكترون هذه نحو حدود المعدن وتواجه حاجز الجهد السطحي، سيكون هناك بعض النقل. وهذا يعني أنه سيكون هناك جزء من الطاقة أسفل حاجز السطح المحتمل للإلكترون يمكنه اختراق حاجز السطح المعدني، وتشكيل "سحابة إلكترونية" على سطح المعدن. ويسمى هذا التأثير تأثير النفق. لذلك، عندما يكون المعدنان قريبان جدًا من بعضهما البعض (أقل من بضعة نانومترات)، فإن السحب الإلكترونية للمعدنين سوف تخترق بعضها البعض. عند إضافة الجهد المناسب، حتى لو لم يكن المعدنان على اتصال حقيقي، سيكون هناك تيار يتدفق من معدن إلى آخر، وهو ما يسمى تيار النفق.
تيار النفق ومقاومة النفق مع فجوة النفق حساسة للغاية للتغيرات في فجوة النفق، حتى لو كان التغيير 0.01 نانومتر فقط، يمكن أن يسبب أيضًا تغييرات كبيرة في تيار النفق.
إذا كان مسبار حاد جدًا (مثل إبرة التنغستن) على مسافة من السطح الأملس للعينة بضعة أعشار ارتفاع نانومتر موازٍ للسطح في اتجاه المسح x، y، لأن كل ذرة لها حجم معين، وبالتالي في فجوة النفق في عملية المسح، ستكون x وy مختلفة ومختلفة، كما أن تيار النفق المتدفق عبر المسبار مختلف أيضًا. وحتى التغير في الارتفاع بنسبة قليلة من النانومتر يمكن أن ينعكس في تيار النفق. باستخدام مسبار المسح مع مسجل متزامن، سيتم تسجيل تغييرات تيار النفق، ويمكنك الحصول على دقة بضعة نانومترات من صور المجهر الإلكتروني النفقي الماسح.
