Language
Country/Area
No result found
Des microscopes à effet tunnel aux microscopes à force atomique : pourquoi sont-ils si puissants ?
La microscopie à sonde à balayage (SPM) est une branche de la microscopie qui forme des images en balayant la surface d'un échantillon avec une sonde physique. La SPM a progressé rapidement depuis l’invention du microscope à effet tunnel en 1981, un instrument capable d’imager des surfaces au niveau atomique. Les expériences réussies de Gerd Binnig et Heinrich Rohrer ont marqué le début de ce domaine, dont la clé était d'utiliser une boucle de rétroaction pour réguler la distance entre l'échantillon et la sonde.
Les microscopes à sonde à balayage utilisent des actionneurs piézoélectriques pour effectuer des mouvements à l'échelle atomique ou plus fins sous commande électronique, ce qui leur permet d'acquérir efficacement des données, généralement sous la forme d'une grille de données bidimensionnelle, puis de les transmettre à un ordinateur. les images sont visualisées.La résolution de la microscopie à sonde à balayage varie selon les différentes techniques, mais certaines techniques de sonde sont capables d'atteindre une résolution atomique assez impressionnante.
Différents types de microscopes à sonde à balayage
Dans le domaine de la SPM, il existe de nombreuses techniques établies, telles que la microscopie à force atomique (AFM), la microscopie à force chimique (CFM), la microscopie à effet tunnel (STM) et de nombreuses autres variantes. Ces technologies ont leurs propres caractéristiques et peuvent être sélectionnées en fonction des différentes exigences d’application.
Les données de microscopie à sonde à balayage sont souvent affichées sous forme de cartes thermiques, qui produisent l'image finale.
Technologie de formation d'images
Les images du microscope à sonde à balayage sont généralement générées à l'aide de la technologie de balayage raster. La sonde est tirée sur la surface de l'échantillon et une valeur spécifique est enregistrée à chaque point de balayage. Les valeurs enregistrées au cours de ce processus peuvent varier en fonction du mode de fonctionnement spécifique.
Différences entre les modèles et les technologies
Deux modes de fonctionnement courants incluent le mode d'interaction constante et le mode de hauteur constante. En mode d'interaction constante, la distance entre la sonde et l'échantillon est ajustée via une boucle de rétroaction pour maintenir une interaction stable. En mode hauteur constante, l'axe z de la sonde ne bouge pas, ce qui augmente le risque de collision entre la sonde et l'échantillon.
Conception et caractéristiques de la sonde
La forme et le matériau de la sonde SPM dépendent de la technique spécifique utilisée, et la forme de la pointe de la sonde est essentielle à la résolution du microscope. Plus la sonde est fine, plus la résolution est élevée, et pour obtenir une résolution atomique, la pointe de la sonde doit être constituée d'un seul atome.
Avantages et inconvénients de la microscopie à sonde à balayageLors de l'imagerie microscopique, la pointe de la sonde peut ne pas être en mesure d'atteindre la résolution attendue, ce qui peut être dû à une émoussure excessive de la sonde ou à plusieurs pics.
Le principal avantage de la microscopie à sonde à balayage est son pouvoir de résolution sans diffraction, mais cette caractéristique constitue également sa limitation en raison des longs temps de balayage requis. Les informations spatiales pendant le processus de numérisation sont intégrées dans la série temporelle, ce qui peut entraîner une incertitude de mesure.
Microscopie à photocourant à balayage (SPCM)
En tant que membre des microscopes à sonde à balayage, le SPCM utilise un faisceau laser focalisé comme source d'excitation locale pour étudier les propriétés optoélectroniques des matériaux. Cette technologie est particulièrement importante pour l’étude des nanostructures semi-conductrices.
Grâce au SPCM, des paramètres clés tels que la longueur caractéristique du courant, la cinétique de recombinaison et la concentration de dopage peuvent être analysés.
Logiciel de visualisation et d'analyse de données
Les données générées par la microscopie à sonde à balayage doivent souvent être analysées et présentées à l’aide d’un logiciel de visualisation professionnel. Il existe sur le marché une variété de logiciels commerciaux et gratuits qui permettent aux utilisateurs de mieux comprendre les données obtenues.
Les progrès des microscopes à effet tunnel et des microscopes à force atomique continuent de faire progresser la nanotechnologie, mais cela signifie-t-il que nous serons confrontés à davantage de défis à l’avenir ?
