什么是半导体显微镜？

物质世界中有绝缘体和导体，而介于绝缘体和导体之间的材料就是半导体了。半导体按照制造技术可分为：集成电路器件、分立器件、光电半导体、模拟IC、储存器等。半导体显微镜就可以用于这些器件的检测。奥林巴斯半导体显微镜MX63有强大的观察能力和简单的 *** 作特性。可以通过奥林巴斯的这款显微镜来了解半导体显微镜的特点。如果您认可我的回答，请采纳

原子是一种非常小的微粒，这是我们都知道的，那原子究竟小到了什么程度呢？我们不妨来简单计算一下，看看1克铜含有多少个铜原子。

在元素周期表中可以看到，铜的相对原子质量为63.55，也就是说1摩尔（mol）的铜的质量为63.55克，根据定义，1摩尔的铜含有大约6.02 x 10^23个铜原子，据此我们可以计算出，大约每1克铜就有95万亿亿个铜原子。

真是“不算不知道，一算吓一跳”，原来原子居然这么小，区区1克的铜，就含有数量如此庞大的铜原子。那么问题就来了，像原子这么小的微粒是怎么被观察到的呢？

通常来讲，我们只需要利用光学显微镜将某个微小的物体放大到足够的倍数，就可以直接看到该物体了，但对于原子这种尺寸的微粒来讲，这是行不通的。

光学显微镜是利用可见光进行观察的，而可见光的波长大约介于390至780纳米之间（注：1纳米=10^-9米），相对而言，原子的直径数量级则为10^-10米，由于可见光的波长远远大于原子的直径，因此当可见光遇到原子时，就会发生明显的衍射，在我们看来就是一片模糊，根本无法清晰成像。

实际上，即使是紫外线和X射线，也无法满足观察原子的精度，而波长更短的伽马射线，则会因为能量太高而极易破坏原子，并且还极易发生散射，导致无法聚焦，所以也不适合用来观察原子，那怎么办呢？科学家选择了电子。

由于电子同时具备了“波”和“粒子”的双重性质（即波粒二象性），其波长很短（数量级可达10^-12米），因此电子就成了观察原子的良好选择。

早在1933年，柏林工业大学压力实验室的恩斯特·鲁斯卡（Ernst Ruska）就成功制造出了世界上第一台电子显微镜（Electron Microscope，简称EM），简单来讲，这种显微镜的工作原理就是，向观察目标发射高能电子束，然后观测电子束与观察目标发生相互作用时产生的各种效应，并将其转化为人眼能够识别的图像。

（世界上第一台电子显微镜）

在经过多年发展之后，电子显微镜已经可以将观察目标放大200万倍以上，其分辨率也能够达到0.2纳米，以这样的水平，观察成片的原子是没有什么问题了，不过科学家还想更进一步，去仔细观察单个的原子，于是就有了后来的扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope，简称STM）。

扫描隧道显微镜由IBM苏黎世研究实验室的格尔德·宾宁（Gerd Binnig）和海因里希·罗雷尔（Heinrich Rohrer）于1981年研制成功（顺便讲一下，在1986年的时候，他们与前文提到的恩斯特·鲁斯卡一起获得了诺贝尔物理学奖）。

这种显微镜会用到一根非常细的探针（针头只有一个原子那么大，可通过“电化学腐蚀法”或“机械成型法”来制备），在进行观测工作时，探针和观察目标之间会加上合适的电压，当探针距离目标足够近时，就会因为“量子隧穿效应”而产生隧道电流，在这种情况下，当探针扫描单个原子的不同部位时，流过探针的隧道电流就会出现细微的涨落，将这种涨落进行图像化处理之后，就获得了原子的形状。

扫描隧道显微镜的分辨率可达0.01纳米，观察像铜原子这么小的微粒可以说完全没有问题，但它却有一个缺点，那就是它只适合用来观察导体，对半导体的观测效果就很不理想了，而对绝缘体则根本就不能观测。

为了解决这个问题，格尔德·宾宁又与斯坦福大学的卡尔文·奎特（Calvin Quate）于1985年发明了原子力显微镜（Atomic Force Microscope，简称AFM）。

原子力显微镜同样也需要一根非常细的探针，探针位于一个对力的变化极为敏感的微悬臂的末端，由于原子之间存在着相互作用力（如范德华力），因此当探针扫描单个原子的不同部位时，微悬臂就会产生细微的起伏或振动，将检测到的数据进行图像化处理之后，就可以获得原子的形状。

需要注意的是，尽管原子力显微镜的应用范围比扫描隧道显微镜更广，但由于科技的限制，原子力显微镜的精度目前还达不到扫描隧道显微镜的水平。

是的，只能观察导体

扫描隧道显微镜(STM) 所观察的样品必须具有一定程度的导电性，对于半导体，观测的效果就差于导体；对于绝缘体则根本无法直接观察。如果在样品表面覆盖导电层，则由于导电层的粒度和均匀性等问题又限制了图象对真实表面的分辨率。宾尼等人1986年研制成功的AFM可以弥补扫描隧道显微镜(STM) 这方面的不足

扫描隧道显微镜（STM）的基本原理是利用量子理论中的隧道效应，将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近时（通常小于1nm），在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。这种现象即是隧道效应。

隧道电流强度对针尖与样品表面之间距非常敏感，如果距离 S 减小0.1nm，隧道电流将增加一个数量级，因此，利用电子反馈线路控制隧道电流的恒定，并用压电陶瓷材料控制针尖在样品表面的扫描，则探针在垂直于样品方向上高低的变化就反映出了样品表面的起伏,这种扫描方式可用于观察表面形貌起伏较大的样品.

对于起伏不大的样品表面，可以控制针尖高度守恒扫描，通过记录隧道电流的变化亦可得到表面态密度的分布。这种扫描方式的特点是扫描速度快，能够减少噪音和热漂移对信号的影响，但一般不能用于观察表面起伏大于1nm的样品。

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