Microscopio de haz de electrones o efecto túnel

La microscop a de efecto t unel (MET) es una t ecnica poderosa para la observaci on de super cies a nivel at omico.
Provee un per l tridimensional de una super cie lo cual es muy util para caracterizar dureza de la super cie, observar defectos en la super ficies y determinar el tamaño y conformacion de moleculas y agregados en la misma. Su desarrollo en 1981 fue merecedor del Premio Nobel de F sica en 1986 para sus inventores, Gerd Binning y Heinrich Rohrer (en IBM Zurich). MET mide la densidad de estados de un material usando corriente de efecto t unel. Una buena presici ón se considera 0:1nm de resoluci on lateral y 0:01nm de resoluci on en profundidad. Con esta resoluci on, los atomos individuales dentro del material son observados y manipulados. La MET puede ser usada no solamente en vaci o ultra alto sino tambien en aire y varios ambientes l iquidos o gaseosos, y en rangos de temperatura desde cerca del cero Kelvin hasta algunos cientos de grados Celsius.
La MET est a basada en el concepto de tunel cu antico. Cuando una punta conductora se acerca a la super cie del material a ser examinado, una polarizaci on (diferencia de tensi on) aplicada entre los dos puede permitir a los electrones crear un t unel en el vac o entre ellos. La corriente resultante de efecto t unel es una funci on de la posici on de la punta, la tensi on aplicada, y la densidad local de estados (DLE) de la muestra. La informaci on es adquirida por monitereo de la corriente a medida que la posici on de la punta recorre la super cie, y es mostrada en forma de imagen.
MET puede ser una t ecnica de alto desaf o, ya que requiere una super cie extremadamente limpia y lisa, puntas precisas, y un control de vibraci on excelente. Tradicionalmente, en el analisis del efecto de arreglos at omicos en el desempeño de un material, las sondas de difracci on han sido el pilar de este tipo de investigaciones. Pero estas t ecnicas solo funcionan cuando el orden cristalino se extiende por cientos de espaciamientos at omicos, raz on por la cual la MET ha abierto un mar de posibilidades en el estudio de la materia.

Procedimiento

Primero, se aplica una polarizaci on y la punta se acerca a la muestra con un control b asico de la punta. Control m as ajustado, del tipo piezoel ectrico, se requiere cuando la punta se encuentra cerca de la muestra manteniendo la separaci ón W en el rango de 47A , que es la posici on de equilibrio entre las interacciones de atracci on (3 < W < 10A ) y repulsi on (W < 3A ). En este caso, la polarizaci on aplicada causar a que los electrones formen un t unel entre la punta y la muestra, creando corriente que puede ser medida. Una vez que el t unel est a establecido, la polarizaci ón y la posici on respecto de la muestra puede ser modi cada
y obtener los datos que producen las modi caciones.
Si la punta se mueve a trav es del plano x y, los cambios en la estructura de la super cie causan cambios de
corriente. Estos cambios son mapeados en la im agen y los cambios en la corriente respecto de la posici on pueden ser medidos, o la altura z, de la punta correspondiente a una corriente constante. Estos dos modos son llamados modo constante de altura y modo constante de corriente, respectivamente.
En el modo constante de corriente, realimentaci on electr onica ajusta la altura aplicando una tensi on al control piezoel ectrico. Esto conduce a una variaci on de altura y en consecuencia la imagen proviene de la topograf a de la punta a trav es de la muestra y se obtiene una densidad de carga constante en la super cie; esto signi ca contraste en la imagen debido a las variaciones en la densidad de carga. En el modo de altura constante, la tensi on y la altura son constantes mientras que la corriente cambia para mantener la tensi on en un valor; esto lleva a una imagen hecha de cambios de corriente sobre la super cie, la cual puede estar relacionada a la densidad de carga del material. El bene cio de usar el modo de altura constante es que es mas r apido, mientras que los movimientos que requieren respuestas piezoel ectricas requieren mas tiempo
para regristrar los cambios en el modo de corriente constante que la respuesta de tensi on en el modo de altura constante. Todas las im agenes producidas por MET son en escala de grises, se puede agregar color dentro del proceso posterior de procesamiento para poder visualizar en forma clara algunas caracter sticas.
Adem as de observar la muestra, se puede informaci on de la estructura electr onica de la muestra haciendo un barrido de tensi on y midiendo la corriente en un lugar espec co.
Este tipo de medici on es llamada espectroscop a de efecto t unel (EET) y resulta generalmente en un esquema de la densidad local de estados como funci on de la energia de la muestra.