L'effet tunnel électronique et les microscopies à résolution atonique

Résumé En Fr

We begin by comparing the principal characteristics of the three microscopic techniques available today and offering atomic resolution. Two of these, FIM (Field Ion Microscopy) and STM (Scanning Tunneling Microscopy) exploit the electrostatic field effect of a conducting point and the electron tunnelling effect. We recall the nature of the tunnel effect for a quantum mechanical particle traversing a classically forbidden potential barrier. We discuss the shape of the barriers for electron or ion emission by the tip of a metallic point. The working principles of the FIM and STM microscopes are described and illustrated with a few micrographs demonstrating their atomic resolution. Finally, we present the main ideas of a new theoretical approach for the numerical simulation of tunnel currents and the interpretation of microscopic images in STM.

Nous commençons par une comparaison des caractéristiques principales des trois microscopies à résolution atomique en usage aujourd'hui. Deux de ces techniques, la microscopie ionique de champ (FIM, Field Ion Microscopy) et la microscopie tunnel à balayage (STM, Scanning Tunneling Microscopy) exploitent l'effet de pointe électrostatique et l'effet tunnel électronique. Nous rappelions en quoi consiste, en mécanique quantique, l'effet tunnel d'une particule traversant une barrière de potentiel classiquement interdite. Nous discutons des formes de barrière tunnel pour l'émission électronique ou ionique par une pointe métallique. Les principes de fonctionnement des microscopes FIM et STM sont décrits et illustrés par quelques micrographies démontrant la résolution atomique atteinte par ces instruments. Nous exposons enfin les idées principales d'une nouvelle approche théorique pour la simulation numérique des courants tunnel observés et pour l'interprétation des images STM.