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A. CORNET et J.-P. DEVILLE
de 0.1 nm peut provoquer une variation de courant d’un facteur 10 si on
applique l’équation donnée à la fin du précédent chapitre. La figure 5.20 montre
u n schéma de principe de la microscopie à effet tunnel. Les déplacements précis
de la pointe par rapport à l’échantillon sont contrôlés au moyen d’une série de
cales piézoélectriques.
eFig. 5.20. Schema de principe d’un microscope à effet tunnel (STM).
I1 existe plusieurs modes de fonctionnement du STM : le mode à courant
constant, le mode à courant variable et le mode spectroscopique.
Dans le mode a courant constant, une boucle d’asservissement permet de
maintenir le courant à une valeur de consigne, ce qui correspond à imposer le
courant tunnel et donc la distance entre pointe et échantillon. Ce mode schématisé sur la figure 5.21a est utilisé pour des échantillons présentant des rugosités importantes ou si l’on veut balayer des aires étendues (supérieures à
10 x 10 nm2).
En revanche, lorsqu’on veut étudier de faibles variations de hauteur ou des
aires beaucoup plus petites, on travaille a courant variable (Fig. 5.21b). On
réduit le rôle de la boucle d’asservissement et on déplace la pointe à hauteur
constante. Les variations de courant traduisent alors des variations de distance
pointe-échantillon. C’est dans ce mode qu’on peut envisager des résolutions atomiques ou moléculaires.
Le mode spectroscopique n’est plus une analyse topographique. Le courant
tunnel i est mesuré en fonction de la différence de potentiel V appliquée entre la
pointe et l’échantillon. I1 permet de mettre en évidence des variations de nature
chimique des éléments de la surface mais sans pouvoir faire leur identification. I1
permet aussi de tester en résolution atomique les densités d’états électroniques
de surface. Malgré quelques travaux effectués à l’air (Fig. 1.16 : terrasses d’or)
ou sous atmosphère contrôlée, notamment en milieu électrochimique, l’utilisation du STM suppose le recours à l’ultravide. Par ailleurs, l’étude des isolants
n’est évidemment pas possible. C’est pourquoi on préfère souvent utiliser une
variante qui permet de travailler à l’air ou en atmosphère contrôlée sur toutes
sortes de surfaces : 1’AFM.
A. CORNET et J.-P. DEVILLE
de 0.1 nm peut provoquer une variation de courant d’un facteur 10 si on
applique l’équation donnée à la fin du précédent chapitre. La figure 5.20 montre
u n schéma de principe de la microscopie à effet tunnel. Les déplacements précis
de la pointe par rapport à l’échantillon sont contrôlés au moyen d’une série de
cales piézoélectriques.
eFig. 5.20. Schema de principe d’un microscope à effet tunnel (STM).
I1 existe plusieurs modes de fonctionnement du STM : le mode à courant
constant, le mode à courant variable et le mode spectroscopique.
Dans le mode a courant constant, une boucle d’asservissement permet de
maintenir le courant à une valeur de consigne, ce qui correspond à imposer le
courant tunnel et donc la distance entre pointe et échantillon. Ce mode schématisé sur la figure 5.21a est utilisé pour des échantillons présentant des rugosités importantes ou si l’on veut balayer des aires étendues (supérieures à
10 x 10 nm2).
En revanche, lorsqu’on veut étudier de faibles variations de hauteur ou des
aires beaucoup plus petites, on travaille a courant variable (Fig. 5.21b). On
réduit le rôle de la boucle d’asservissement et on déplace la pointe à hauteur
constante. Les variations de courant traduisent alors des variations de distance
pointe-échantillon. C’est dans ce mode qu’on peut envisager des résolutions atomiques ou moléculaires.
Le mode spectroscopique n’est plus une analyse topographique. Le courant
tunnel i est mesuré en fonction de la différence de potentiel V appliquée entre la
pointe et l’échantillon. I1 permet de mettre en évidence des variations de nature
chimique des éléments de la surface mais sans pouvoir faire leur identification. I1
permet aussi de tester en résolution atomique les densités d’états électroniques
de surface. Malgré quelques travaux effectués à l’air (Fig. 1.16 : terrasses d’or)
ou sous atmosphère contrôlée, notamment en milieu électrochimique, l’utilisation du STM suppose le recours à l’ultravide. Par ailleurs, l’étude des isolants
n’est évidemment pas possible. C’est pourquoi on préfère souvent utiliser une
variante qui permet de travailler à l’air ou en atmosphère contrôlée sur toutes
sortes de surfaces : 1’AFM.