纳米科学技术(简称Nano ST)是1990 年才正式诞生的一门具有广阔前景的新技术，是在0.1～100nm 尺度空间内研究电子、原子、分子特性和技术应用的高科技学科。它的最终目标是人类按自己的意志直接操纵单个原子或分子，制造具有特定功能的产品。 纳米科学技术起源于 1981 年美国 IBM 公司、瑞士苏黎世研究实验室的宾尼格(G．Binnig)和罗赫尔(H．Rohrer)发明的扫描隧道显微镜(简称STM)，在技术上实现了对单个原子的控制与操作。为此，他们与显微镜发明人蜀斯卡分享了 1986 年诺贝尔物理学奖。 扫描隧道显微镜是根据量子力学中的隧道效应原理，通过探测固体表面原子中电子的隧道电流来分辨固体表面形貌的新型显微装置。 根据量子力学原理，由于电子的隧道效应，金属中的电子并不完全局限于金属表面之内，电子云密度并不是在表面边界处 突 变为零 。在金属表面以 外 ，电子云密度呈 指 数衰 减 ，衰 减 长 度约 为 1nm。用一个极 细 的、只 有原子线 度的金属针 尖 作为探针 ，将 它与被 研究物质 (称为样 品)的表面作为两 个电极 ，当 样 品表面与针 尖 非 常 靠 近 (距 离 ＜ 1nm)时，两者的电子云略有重叠，如图1 所示。若在两极间加上电压U，在电场作用下，电子就会穿过两个电极之间的势垒，通过电子云的狭窄通道流动，从一极流向另一极，形成隧道电流 I 。隧道电流 I 的大小与针尖和样品间的距离 s 以及样品表面平均势垒的高度有关，其关系为 ，式中A 为常量。 如果s 以nm 为单位，以eV 为单位，则在真空条件下，A ≈1，。 由此叧见，隧道电浀 I 对针尖与样品表面之间的距离 s 极串敏感，如果 s 减小0.1nm，隧遑电流就会增傠一个数量级。当针尖ᜨ样品表面上方扫描时，即使其表靂只有厛子尺庢的起伏，也将通过其隧道电流显示出来。借助于电孀仪器和计算机，在屏幑上即显示出栗品的表面形貌。 一般说来，扫描隧道显微镜由扫描隧道显微镜主体、控制电路、控制计算机(测量软件和数据处理软件)三大部分组成。扫描隧道显微镜主体包括针尖的平面扫描机构、样品与针尖间距控制调节机构及系统与外界振动的隔离装置 。 常用的STM 针尖安 放 在一个可 进 行 三维 运 动的压电陶 瓷 支 架 上， Lx、Ly、Lz 分别 控制针尖在x、y、z 方向上的运 动。在Lx、Ly 上施 加电压，便 可 使针尖沿 表面扫描； 测量隧道电流 I ，并 以此反 馈 控制施 加在Lz 上的...
