量子围栏浅谈.docx

量子围栏浅谈.docx量子围栏浅谈
摘要：文章先介绍扫描隧道显微镜的产生，就其原理做简要说明，然后引出量子围栏这一 概念，并试着用薛定萼方程解出其概率密度，进而对电子驻波一现象作出解释
关键词：扫描隧道显微镜 量子围栏波函数电子驻波
引言：1982年，宾宁发表的Si(lll)7X7表面的原了分布图像是人类首次看到的原了分布图
(如图2所示)，从而揭开了原子尺度微观世界的神秘面纱。而这全要归功于扫描隧道显微镜
人类探索微观世界的一大飞跃一扫描隧道显微镜
1981年，美国国际商用机器公司(IBM)的宾宁(G.
Binning)和罗赫尔(H. Rohrer)研制出世界上第-台具有 原子分辨率的扫描隧道显微镜。扫描隧道显微镜的英 文名称是 Scanning Tun-neling Microscope,简称为
STMo STM具有惊人的分辨领，水平分辨率小于0 • 1 aQfjXffnf! 纳米、垂直分辨率小于0 -001纳米。1982年,宾宁发
表的Si(lll)7X7表面的原子分布图像是人类首次看到《.，声。/ 的原子分布图(如右图所示)，从而揭开了原子尺度微观 世界的神秘面纱。导电物质表面结构的原子、分子状
态在STM下清晰可见，因而成为研究表面物理和其他实验研究的重要显微工具， 被国际科学界公认为80年代世界十大科技成果之一。由于这一卓越贡献,宾宁和 罗赫尔以及电子显微镜的发明者鲁斯卡分享了 1986年度的诺贝尔物理奖。
扫描隧道显微镜的工作原理
按照经典物理学计算表明，微观粒子不能越过比它自身能量高的势垒，就好像有 一座环形山从外部将它们包围住一样,粒子的能量没有达到使它们可以越过这座 ，由于微观粒子具有波动性，当一粒子进入一势 垒中,势垒的高度中0比粒子能量E时，粒子穿过势垒出现在势垒另一边的几率p(z) 并不为零(如图1所示)，即粒子在偶然间可以不从山的上面越过去,而是从穿过山 的一条隧道中通过去，人们称这种现象为“隧道效应”
若以针尖为一电极，被测固体表面为另一电极，当它们之间的距离小到纳米数 量级时根据公式(4)可知:电子可以从一个电极通过隧道效应穿过空间势垒到达另 一个电极形成电流， 面是由同一种原子组成，由于电流与间距成指数关系,当针尖在被测表面上方做平 面扫描时，即使表面仅有原子尺度的起伏，电流却有成十倍的变化,这样就可用现 代电子技术测出电流的变化，，由于 针尖离样品仅纳米高度,恒高度模式，扫描会使针尖撞击样品表面造成针尖损坏， 此时可将针尖安放在压电陶瓷上,控制压电陶瓷上电压，使针尖在扫描中随表面起 伏上下移动，在扫描过程中保持隧道电流不变(即间距不变),压电陶瓷上的电压变 ，目前STM大都采用这种 工 作 模 式
斯动隔园
图I分垒示意图 图z扫描构造瓯牌图
量子围栏
1993年， 领导的小组， 层铁原子蒸发到清洁的Cu(lll)表面，然后利用 扫描隧道显微镜操纵这些铁原子,使他们排列成 nm,相邻铁原子之