Taramalı tünelleme mlikroskobun (STM) beş ana değişken
parametresi vardır. Bunlar yatay koordinatlar x ve y, yükseklik z, bias voltaj
V ve tünelleme akımı A dır. Bu parametrelere bağlı olarak STM ölçmelerinin üç
temel modu bulunur:
1. Sabit akım modu: STM imajların elde edilmesinde en çok kullanılan mod
sabit akım modudur. Bu modda, voltaj ve akım sabit tutularak bir iğne örnek
yüzeyi boyunca hareket eder. Sabit akımı sabitlenmiş voltajda sürdürebilmek
için izleme sistemi, z piexoelektrik elementte voltajı (Vz) değiştiren
iğnenin dikey pozisyonunu sürekli olarak ayarlar. İdeal durumda (homojen bir
yüzeyin) sabit akımın anlamı, uç ve yüzey arasındaki sabit bir boşluktur (gap)
(Şekil-a). Yüzey element yüksekliği doğrudan Vz’den tayin edilir. Elde
edilen ölçümlerle iğne konumunun fonksiyonu olarak yüzey topoğrafyası elde
edilir z(x, y).
2. Sabit yükseklik modu (akım görüntüleme modu da denir): Sabit yükseklik modunda
yüzey iğneyle sabit bir voltajjda (piezoelektrik elementte) taranır, bu sırada
iğne konumunun fonksiyonu olarak tünelleme akımı I ölçülür (Şekil-b). Uç ve örnek
arasındaki voltaj V sabit tutulur, ve servo sistem geribesleme kapatılır. Bu
durumda yüzey bombesi nedeniyle daha yüksek tünelleme akımına gerek olur. Bu
modda, sabit akım moduyla kıyaslandığında, tarama hızı daha yüksektir; çünkü,
servo sistem iğnenin altındaki yüzeyde bulunan tüm özelliklere tepki vermek
durumunda değildir. Bu modun
dezavantajı tünelleme akım değişikliklerinden yüzey topoğrafyası
nicelleştirilmesinin güçlüğüdür.
3. Taramalı tünelleme spektroskopi (STS); V değişirken modların
tümü. Taramalı
tünelleme spektroskopisi (STS), uç ve örnek arasındaki voltajın değiştirilmesiyle
örnek yüzeyinin lokal elektronik yapısıyla ilgili bilgilerin elde edildiği bir
dizi taramalı tünelleme mikroskopi metotlarıdır.
Bir taramalı tünelleme mikroskobun, (a) sabit akım modunda, ve (b)
sabit yükseklik modunda çalışmasının şematik gösterimleri
