Microscopi d’efecte túnel

Departament d’Enginyeria Electrònica - UAB

Un microscopi d'efecte túnel (en anglès, Scanning tunneling microscopi o STM),  desenvolupat el 1981, és un instrument per prendre imatges de superfícies a nivell atòmic. Aquest instrument no només serveix per observar les estructures superficials a escala nanomètrica sinó que també serveix per poder manipular-la.

El STM està basat en el concepte d'efecte túnel. Quan una punta conductora és col·locada molt a prop de la superfície a ser examinada, un corrent de polarització (diferència de voltatge) aplicat entre les dues pot permetre als electrons passar a l'altre costat mitjançant efecte túnel a través del buit entre elles.

Acostament d'un cap de microscopi d'efecte túnel simple en prova a la Universitat de Saint Andrews. La mostra és MoS2 (sulfur de molibdè) que s'està provant amb una punta de platí-iridi.

El resultant corrent de tunelització és una funció de la posició de la punta, el voltatge aplicat i la densitat local d'estats (LDOS per les seves sigles en anglès) de la mostra. La informació és adquirida monitoritzant el corrent conforme la posició de la punta escaneja a través de la superfície, i és usualment desplegada en forma d'imatge.

Esquema de la microscòpia d’efecte túnel

La peça exposada representa el primer microscopi d’efecte túnel que va entrar en funcionament a la UAB (1990). El capçal es va construir als tallers mecànics de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM). La part de control es va desenvolupar als laboratoris del Departament d’Enginyeria Electrònica de la UAB. Va ser allà on es va utilitzar per modificar, mitjançant l’oxidació local, superfícies de silici, el material de base en la fabricació de circuits electrònics integrats.

 Microscopi d’efecte túnel del Departament d’Enginyeria Electrònica - UAB

Amb aquest microscopi d’efecte túnel es va escriure, l’any 1992, el logotip més petit de la UAB, de mida nanomètrica: l’amplada de les línies que formen les lletres és de 20 nanòmetres, dimensions que encara ara són un rècord dins de l’estat de l’art de les tècniques litogràfiques  El nano-logotip de la UAB va ser publicat al suplement de Ciència de La Vanguardia (18 de juliol 1992, el dia que s’inauguraven els Jocs Olímpics).  El microscopi va ser bàsic per a la realització de dues tesis doctorals i publicacions rellevants (APL’92), que han estat considerades pioneres en el camp de  nous mètodes de fabricació a l’escala nanomètrica.

Logotip més petit de la UAB, de mida nanomètrica: l’amplada de les línies que formen les lletres és de 20 nanòmetre, fet amb el Microscopi d’efecte túnel del Departament d’Enginyeria Electrònica – UAB (1992)

Actualment, el microscopi es conserva al mateix  Departament d’Enginyeria Electrònica.

 

Bibliografia

  • Barniol, Núria.  Formalismes físics per a la microscopia d'efecte túnel. Aplicació d'un STM atmosfèric en microelectrònica: caracterització de Si i d'estructures MOS (Tesis doctoral), UAB, 1992.
  • Pérez Murano, Francesc. Modificació a escala nanomètrica de superficies de Si(100) mitjançant STM (Tesis doctoral), UAB, 1993
  • Barniol, N.; Pérez-Murano, F.; and Aymerich, X. "Modification of HF-treated silicon (100) in air by scanning tunneling microscopy under imaging conditions" Applied Physics Letters. 61, 462-464(1992). Cit: 76, IP(1997)=3.033, 1Q
  • Pérez-Murano, F.; Barniol, N.; Aymerich, X. “Local modification of HF-treated silicon (100) surface and its characterization by scanning tunneling Microscopy and spectroscopy”. Journal of Vacuum Science and Technology B 11(3), 651-657 (1993).
  • Barniol, N.; Pérez-Murano, F.;.Abadal, G.; Ye, J.H.; Aymerich, X. “Field induced nanomodification on silicon (100) with Scanning Tunneling Microscope”. Microelectronics Engineering, 27, 27-30 (1995).
  • Pérez-Murano, F.; Abadal, G.; Barniol, N.; Aymerich, X. "Nanomodification of Silicon (100) surface with sacnning tunneling microscopy usin polisilicon on silicon structure". Materials Science and Technology, 11, 85-89 (1995).
  • Masó, J.; Barniol, N.; Pérez-Murano, F.; Aymerich, X. "Morphologic and spectroscopic characterization of porous Pt/GaAs Schottky diodes by scanning tunneling microscospy". Thin Solid Films, 261, 299-304 (1995).

​Més informació