掃描隧道顯微鏡（Scanning Tunneling Microscopy，STM）是通過利用隧穿效應來對材料表麵進行觀察的一種非常強大的顯微鏡工具。其很大的優點是能夠實現單原子鏡像級別的分辨率。下麵來詳細了解一下掃描隧道顯微鏡的作用、原理和操作方法。
掃描隧道顯微鏡主要用於對各種材料的物理、化學和電子特性進行高分辨率表征。在化學領域，STM常用於探測表麵化學反應產物的形成以及單分子反應的研究；在物理領域，STM主要用於研究納米材料的結構和性質；在材料科學領域，STM則被廣泛應用於納米器件製備及表征。此外，STM的原理也被用於開發其他高分辨率顯微鏡，如雷电竞raybet6（Atomic Force Microscopy，AFM）、隧道電鏡（Scanning Tunneling Electron Microscopy，STEM）等。
在掃描隧道顯微鏡中，專門設計的探針在接觸樣品表麵時，會在兩者之間形成一個微小的隧穿電流。這種電流與探針與表麵間電勢差密切相關，因此可以通過調節探針與樣品之間的距離和連接電勢差，使得電流保持恒定或翻轉其方向。掃描樣品表麵時，探針沿著水平、豎直或其它方向掃描，同時實時記錄樣品表麵的電流變化，通過對電流大小和方向的分析，可以構建出樣品表麵電子的分布圖像。
掃描隧道顯微鏡的操作需要具備一定的專業知識和技能，一般由經過培訓的專業人員來執行。主要操作步驟如下：
1.準備好STM係統：包括真空係統、樣品台、探針調製器和信號采集器等設備，並進行係統預處理。
2.調製探針：將成型好的探針較粗地懸掛於豎直架上，調整位置，在STM係統中進行調製，以確保探針的幾何形狀和電子性能達到理想狀態。
3.樣品表麵準備：按照實驗要求對樣品進行處理，如清洗、拋光等，以保證樣品表麵平整、幹淨。
4.探針與樣品接觸：將調製好的探針在STM係統中保持垂直小範圍振動，並逐漸逼近樣品表麵，直至探針和樣品之間出現隧穿電流信號，縮小探針和樣品的距離，優化隧穿電流強度，以達到最佳成像效果。
5.成像操作：根據實驗要求，初步選擇掃描區域，探針沿所選擇的方向移動，同時記錄隧穿電流信號，構建樣品表麵的分布圖像。在成像中，需要注意探針傾向和掃描方向的選擇，以確定最佳成像效果。
6.操作結束：停止探針震動，升離樣品表麵，可以對探針進行後處理，並對得到的圖像進行數據處理和分析。
