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        一文與大家分享微區電化學顯微鏡的工作原理

        更新時間:2021-12-02瀏覽:1521次
          微區電化學顯微鏡是顯微鏡的一種?;陔娀瘜W原理工作,可測量微區內物質氧化或還原所給出的電化學電流。利用驅動非常小的電極(探針)在靠近樣品處進行掃描,樣品可以是導體、絕緣體或半導體,從而獲得對應的微區電化學和相關信息,可達到的分辨率約為幾十納米。
          通常微區電化學顯微鏡工作時采用電流法。固定探針與基底間距對基底進行二維掃描時,探針上電流變化將提供基底的形貌和相應的電化學信息。也可工作于“恒電流”狀態,即恒定探針電流,檢測探針z向位置變化以實現成像過程。其分辨率主要取決于探針的尺寸和形狀及探針與基底間距(d)能夠做出小而平的微盤電極是提高分辨率的關鍵所在,且足夠小的d與a能夠較快獲得探針穩態電流,同時要求絕緣層要薄,減小探針周圍的歸一化屏蔽層尺寸RG(RG=r/a,r為探針半徑)值,以獲得更大的探針電流響應,盡可能保持探針端面與基底的平行,以正確反映基底形貌信息。
          當偏壓的UME探針與絕緣樣品接近時,出現負反饋,氧化還原介質向探針的擴散受阻。這導致探針測得的氧化還原介質濃度較低,因此測得的電流比溶液中的電流低。當SECM探針位于導電樣品上方時,樣品充當雙極電極,即使沒有偏壓,也可以循環探針下方區域的氧化還原介質,如圖3所示,并局部達到能斯特平衡電位。這種介質循環導致探針檢測到的介質濃度局部增加,進而導致測量電流增加。
          隨著探針到絕緣樣品間隙的減小,介質擴散受阻的程度增加。這導致絕緣體上探針到樣品的距離減小時,電流的絕對值減小。另一方面,隨著探針到導電樣品間隙的減小,來自樣品的正反饋增加,導致導體上探針到樣品的距離減小時,電流的絕對值增加。
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