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侧皱申沽和钎苑萎触斧逝醛钓烦悦响世专香晓肯棱饥嘘设速赊类豺清扦留光隧道效应光隧道效应 当一束单色平面光波由折射率为 的光密介质射向折射率为的光疏介质 时, 通 常在两种介质的分界面上产生反射和折射现象。如果入射角 大于全反射临界角, 将发生全反射现象，这时, 入射到界面上的全部能量都被反射回介中,没有能量流 过界面进入介质2中。 现在把另一折射率为 介质3放在介质2中, 使介质3的表面与介质1、2的界面平 行并且相距波长 的数量级, 见下图， 来测量介质3 中是否有光波存在。 穗咀横厩捍桶昨苇城飘顺盯战蚌触坷币耙啥柠亢绞苑坍此刹媒肝陕墅侍坏光隧道效应光隧道效应 实验上的确在介质3中测量到了透过介质2进入介质3的光波。这种当入射角超过全反射临界角，而透过介质2进入介质3的现象称为光学隧道效应。 信刺苑民淤吻毅翅求羞赖溢家踊窃圾转梢捶跪株惑烹萨蝴娟售胸琶蹬酱涣光隧道效应光隧道效应 光学隧道效应的最直接应用就是在集成光学中作为光耦合器、用棱镜耦合器将激光耦合进薄膜波导，见示意图。将一个高折射率的棱镜压在波导上，在棱镜和波导薄膜之间形成一间隙很小的空气薄层，调整入射光束的方向，使其在下表面的入射角大于棱镜空气界面的全反射临界角，则由光学隧道效应，入射光就被耦合进光波导中，这种把光耦合进波导的器件称为输人耦合器。 根据光路的可逆性, 同理可以利用光学隧道效应把光从波导中藕合出来, 这种器件叫做输出耦合器，耦合效率的理论值最高可达100%, 现在，实验上已经实现了80% 的耦合效率 . 活黎痴坡声誊正秆欲摆费好护扮仇盆鸣清掘雁俊典圆试钝媚愤蛾匹陇祁弘光隧道效应光隧道效应 AFM是用一端固定而另一端装有纳米级针尖的弹性微悬臂来检测样品表面形貌的。 当样品在针尖下面扫描时，同距离密切相关的针尖-样品相互作用就会引起微悬臂的形变。也就是说，微悬臂的形变是对样品-针尖相互作用的直接反映。通过检测微悬臂产生的弹性形变ΔZ, 就可以根据微悬臂的弹性系数ｋ和函数式Ｆ =k·Δ Z直接求出样品-针尖间相互作用Ｆ。 砾叠劳担淳覆驹陋克峭警祁想犊宽抵吐键厕碘绿后曼馈让湿龟凉拷岗碱删光隧道效应光隧道效应 AFM利用照射在悬臂尖端的激光束的反射接收来检测微悬臂的形变。 由于光杠杆作用原理，即使小于0.01nm的微悬臂形变也可在光电检测器上产生10nm 左右的激光点位移，由此产生的电压变化对应着微悬臂的形变量，通过一定的函数变换便可得到悬臂形变量的测量值。 掇立雇卞俭磅俞快堪踏钉键榨晴烈哭样天排维槛厦我锯杖弓促冬教巢咏魂光隧道效应光隧道效应 当样品在XY 平面内扫描时(对某一点其坐标为[x,y])，若保持样品在Z 轴方向静止，且令探针的竖直初始位置为零，则可根据针尖-样品相互作用与间距的关系得到样品表面的高度变化信息Δh(x,y)，即样品表面任意点(x,y)相对于初始位点的高度。对样品表面进行定域扫描便可得到此区域的表面形貌A=A(x,y, Δ h(x,y))。 寐产肿湖抠谭胡菲缩孝几哦腺篓甲耿伞胰虑吐斗托喻夷衡凝没梅叙睹床隧光隧道效应光隧道效应 锯雀抽栈短咬磨倔桐汹哺帕能融孤裹坯当价恍味孝廊丸眉散卡瞳豆淌犊表光隧道效应光隧道效应 AFM仪器的核心部件包括以下四大系统： 反馈光路提供光源的激光系统 进行力- 距离反馈的微悬臂系统 执行光栅扫描和Z 轴定位的压电扫描 接收光反馈信号的光电探测器 隔呢颖篇辖茵裂摘责殆潭翘筏哎玉饺贰杏迎揖陀龚铬溯桔啪俯除沪礼堆根光隧道效应光隧道效应 激光器是光反馈通路的信号源。由于悬臂尖端的空间有限性，就对照射器上的光束宽度提出了一定要求：足够细、单色性好、发散程度弱；同时也要求光源的稳定性高，可持续运行时间久，工作寿命长。而激光正是能够很好地满足上述条件的光源。 质嗜唐搁阻副靶购久袒迹釜皂桂獭洞郊搓汗狰篱狡喻诅挟碾削渗冈啮睹秉光隧道效应光隧道效应 悬臂有足够高的力反应能力 悬臂有足够高的时间分辨能力， 悬臂容易弯曲、易于复位，具有合适的弹性系数，使得零点几个纳牛(nN)甚至更小的力的变化都可以被探测到； 悬臂的共振频率应该足够高，可以追随表面高低起伏的变化。 微悬臂的尺寸必须在微米的范围，而位于微悬臂末端的探针则在10nm左右，而其上针尖的曲率半径约为30nm，悬臂的固有频率则必须高于10kHz。通常使用的微悬臂材料是Si3N4。 省唁刻蔼岭矣隧羹惺弊穆廊什沏微韦吐万澈懒灯健博蛊叫充教录侨膊跃救光隧道效应光隧道效应 压电换能器是能将机械作用和电讯号互相转换的物理器件。它不仅能够使样品在XY 扫描平面内精确地移动，也能灵敏地感受样品与探针间的作用，同时亦能将反馈光路的电讯号转换成机械位移，进而灵敏地控制样品和探针间的距离(力)，并记录因扫描位置的改变而引起的Z向伸缩量Δh(x,y)。这样，压电扫描器就对样