Rastertunnelmikroskopie

Neben seinen Möglichkeiten, topographische Abbildungen einer Probe mit sehr hohen lateralen Auflösungen aufzunehmen, kann man mit dem STM durch die piezoelektrische Steuerung der Spitze an nahezu jeder Position der Probe spektroskopische Untersuchungen durchführen. Aus diesen Messungen kann man wichtige Rückschlüsse auf die lokale Zusammensetzung der Probe bzw. deren Eigenschaften ziehen. Zu den spektroskopischen Untersuchungsmethoden zählen die Aufnahme von Strom-Abstands- bzw. Strom-Spannungs-Kennlinien. Bei der Rastertunnelspektroskopie (STS, scanning tunneling spectroscopy) wird der konstanten, zwischen Spitze und Probe angelegten Spannung ein hochfrequentes sinusförmiges Signal überlagert, wobei die Frequenz der Modulation höher ist als die Frequenz des Feedback-Kreises. Die Veränderung des Tunnelstroms kann mit einem Lock-in-Verstärker aufgezeichnet werden. Struktur in der Ableitung

wird (für eine metallische Spitze mit n_t(U) = konst.) dann nur durch Struktur in der Zustandsdichte n_s der Probe hervorgerufen, da der Transmissionskoeffizient T monoton von der Spannung U abhängt.