扫描隧道显微镜中梯形势垒隧穿电流的计算

采用STM的电极-真空-电极平面模型，其中电极表面假定为无限平行平面，具有原子尺度间距且中间为真空，用于计算低偏压与高偏压下的隧穿电流密度。对隧穿区梯形势垒的薛定谔方程采用非WKB的Airy函数解来计算隧穿概率。引入各电极的温度依赖费米因子，计算涉及对电子能量的积分。为将平面模型中获得的电流密度转换为隧穿电流，将针尖与样品表面建模为共焦双曲面，并以力线（场线）长度替代针尖-样品距离。通过对针尖有限面积上的电流密度积分求得电流。给出了若干电极对在室温下、针对多个偏压值、针尖-样品距离及针尖曲率半径计算的隧穿电流图。研究了泡利效应随偏压与针尖-样品距离的变化。还给出了横向分辨率及其对偏压与针尖半径依赖的若干估计。