4.8.1. Приложим электрическое поле - Ашкинази Л.А...

Следующая группа методов, которую мы рас­смотрим, связана с воздействием на поверхность больших электрических полей. Если на поверхности объекта есть боль­шое поле, то возникает автоэлектронная эмиссия. При этом электрон проходит сквозь потенциальный барьер между метал­лом и вакуумом и попадает в область сильного ускоряю­щего поля (рис. 33).

Термоэлектронная эмиссия происходит, если энергия электро­на превосходит работу выхода. Для автоэлектронной эмиссии этого не требуется, и зависит она от толщины потенциального барьера (рис. 33), которая определяется работой выхода и приложенным полем. Поэтому, измеряя автоэлектронный ток, можно определить работу выхода.

Простейший способ создать большое поле на объекте — это придать ему форму острия и приложить между острием и другим электродом некоторое, вполне умеренное, напряжение (рис. 40). В качестве другого электрода можно использовать экран, покрытый слоем люминофора — вещества, светящегося при попадании на него электронов. Тогда на экране мы увидим «автоэлектронное изображение» острия. Прибор, работающий на основе данного принципа, называется автоэлектронным проектором. При отношении радиуса экрана к радиусу острия 10 см: 0,1 мкм = 10⁶ увели­чение прибора равно 10⁶, и 1 нм на острие увеличивается до 1 мм на экране. Так что анализируемая пло­щадь может быть очень мала.

Глубина, с которой метод «берет информацию», интерпретация и чув­ствительность примерно такие же, как при измерении термоэмиссии, а вот оказываемое на объект влияние, очевидно, иное: вместо нагрева ис­пользуется сильное электрическое поле. Оно может разорвать острие, и, как мы уже знаем, изменить условия сорбции газов на поверхности и ускорить поверхностную диффузию. Добавим, что, как и при исследовании термоэмиссии, имеет смысл определять энергии эмиттированных электронов: выходя из металла, электроны взаимодействуют с сорбированными ато­мами и теряют часть энергии. По этим потерям можно найти некоторые характеристики сорбированных атомов.

Теперь сделаем все наоборот — образец возьмем плоским, а острую иглу приблизим к нему на маленькое расстояние. Если начать двигать эту иглу вдоль поверхности, то зазор между иглой и поверхностью будет изменяться. Там, где из по­верхности «торчит» атом, зазор будет уменьшаться, напряжен­ность поля увеличиваться и ток автоэлектронной эмиссии, следовательно, тоже. Благодаря сильной зависимости тока от напряженности поля разрешающая способность метода оказы­вается весьма высокой. Практически удается «почувствовать» неровности порядка 10"¹⁰ м, т.е. отдельные атомы. Прибор, основанный на этом принципе, называется «растровый тун­нельный микроскоп».