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扫描隧道显微镜浅谈
扫描隧道显微镜浅谈
摘要：
本文简要概述了扫描隧道显微镜的工作原理及其结构组成，并对比说明了其工作模式，及扫描隧道显微镜的优缺点，同时，对其具体应用领域也作了简要介绍。
关键词 扫描隧道显微镜原理应用
1扫描隧道显微镜概述
扫描隧道显微镜亦称为“扫描穿隧式显微镜”、“隧道扫描显微镜”，是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器。
它于1981年由格尔德•宾宁（G．Binning）及海因里希•罗雷尔（H．Rohrer）在IBM位于瑞士苏黎世的苏黎世实验室发明，两位发明者因此与恩斯特•鲁斯卡分享了1986年诺贝尔物理学奖。
扫描隧道显微镜scanningtunnelingmicroscope缩写为STM。
它作为一种扫描探针显微术工具，扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子，它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。
此外，扫描隧道显微镜在低温下（4K）可以利用探针尖端精确操纵原子，因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。
STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一。
2扫描隧道显微镜工作原理
扫描隧道显微镜的工作原理简单得出乎意料。
就如同一根唱针扫过一张唱片，一根探针慢慢地通过要被分析的材料（针尖极为尖锐，仅仅由一个原子组成）。
一个小小的电荷被放置在探针上，一股电流从探针流出，通过整个材料，到底层表面。
当探针通过单个的原子，流过探针的电流量便有所不同，这些变化被记录下来。
电流在流过一个原子的时候有涨有落，如此便极其细致地探出它的轮廓。
在许多的流通后，通过绘出电流量的波动，人们可以得到组成一个网格结构的单个原子的美丽图片。
3扫描隧道显微镜基本组成及结构
STM包括隧道针尖、三维扫描控制器、减振系统、头部探测系统、电子学控制系统和计算机软件系统四部分,各部分的关系如下图所示：
仪器基本构成示意图
3.1隧道针尖
隧道针尖的结构是扫描隧道显微技术要解决的主要问题之一。
针尖的大小、形状和化学同一性不仅影响着扫描隧道显微镜图象的分辨率和图象的形状，而且也影响着测定的电子态。
针尖的宏观结构应使得针尖具有高的弯曲共振频率，从而可以减少相位滞后，提高采集速度。
如果针尖的尖端只有一个稳定的原子而不是有多重针尖，那么隧道电流就会很稳定，而且能够获得原子级分辨的图象。
针尖的化学纯度高，就不会涉及系列势垒。
例如，针尖表面若有氧化层，则其电阻可能会高于隧道间隙的阻值，从而导致针尖和样品间产生隧道电流之前，二者就发生碰撞[2]。
目前制备针尖的方法主要有电化学腐蚀法、机械成型法等。
制备针尖的材料主要有金属钨丝、铂-铱合金丝等。
钨针尖的制备常用电化学腐蚀法。
而铂-铱合金针尖则多用机械成型法，一般直接用剪刀剪切而成。
不论哪一种针尖，其表面往往覆盖着一层氧化层，或吸附一定的杂质，这经常是造成隧道电流不稳、噪音大和扫描隧道显微镜图象的不可预期性的原因。
因此，每次实验前，都要对针尖进行处理，一般用化学法清洗，去除表面的氧化层及杂质，保证针尖具有良好的导电性[2]。
3.2三维扫描控制器
由于仪器中要控制针尖在样品表面进行高精度的扫描，用普通机械的控制是很难达到这一要求的。
目前普遍使用压电陶瓷材料作为x-y-z扫描控制器件。
压电陶瓷利用了压电现象。
所谓的压电现象是指某种类型的晶体在受到机械力发生形变时会产生电场，或给晶体加一电场时晶体会产生物理形变的现象。
许多化合物的单晶，如石英等都具有压电性质，但目前广泛采用的是多晶陶瓷材料，例如钛酸锆酸铅[Pb（Ti,Zr）O3]（简称PZT）和钛酸钡等。
压电陶瓷材料能以简单的方式将1mV-1000V的电压信号转换成十几分之一纳米到几微米的位移[2]。
用压电陶瓷材料制成的三维扫描控制器主要有以下几种
①三脚架型，由三根独立的长棱柱型压电陶瓷材料以相互正交的方向结合在一起，针尖放在三脚架的顶端，三条腿独立地伸展与收缩，使针尖沿x-y-z三个方向运动。
②单管型，陶瓷管的外部电极分成面积相等的四份，内壁为一整体电极，在其中一块电极上施加电压，管子的这一部分就会伸展或收缩（由电压的正负和压电陶瓷的极化方向决定），导致陶瓷管向垂直于管轴的方向弯曲。
通过在相邻的两个电极上按一定顺序施加电压就可以实现在x-y方向的相互垂直移动。
在z方向的运动是通过在管子内壁电极施加电压使管子整体收缩实现的。
管子外壁的另外两个电极可同时施加相反符号的电压使管子一侧膨胀，相对的另一侧收缩，增加扫描范围，亦可以加上直流偏置电压，用于调节扫描区域。
③十字架配合单管型，z方向的运动由处在“十”字型中心的一个压电陶瓷管完成，x和y扫描电压以大小相同、符号相反的方式分别加在一对x、-x和y、-y上。
这种结构的x-y扫描单元是一种互补结构，可以在一定程度上补偿热漂移的影响。
除了使用压电陶瓷，还有一些三维扫描控制器使用螺杆、簧片、电机等进行机械调控。
3.3减震系统
由于仪器工作时针尖与样品的间距一般小于1nm，同时隧道电流与隧道间隙成指数关系，因此任何微小的震动都会对仪器的稳定性产生影响。
必须隔绝的两种类型的扰动是震动和冲击，其中震动隔绝是最主要的。
隔绝震动主要从考虑外界震动的频率与仪器的固有频率入手[2]。
3.4电子学控制系统
扫描隧道显微镜是一个纳米级的随动系统，因此，电子学控制系统也是一个重要的部分。
扫描隧道显微镜要用计算机控制步进电机的驱动，使探针逼近样品，进入隧道区，而后要不断采集隧道电流，在恒电流模式中还要将隧道电流与设定值相比较，再通过反馈系统控制探针的进与退，从而保持隧道电流的稳定。
所有这些功能，都是通过电子学控制系统来实现的。
图1给出了扫描隧道显微镜电子学控制控制系统的框图[2]。
3.5在线扫描控制和离线数据处理软件
在扫描隧道显微镜的软件控制系统中，计算机软件所起的作用主要分为“在线扫描控制”和“离线数据分析”两部分。
在线扫描控制
①参数设置功能
在扫描隧道显微镜实验中，计算机软件主要实现扫描时的一些基本参数的设定、调节，以及获得、显示并记录扫描所得数据图象等。
计算机软件将通过计算机接口实现与电子设备间的协调共同工作。
在线扫描控制中一些参数的设置功能如下：
⑴“电流设定”的数值意味着恒电流模式中要保持的恒定电流，也代表着恒电流扫描过程中针尖与样品表面之间的恒定距离。
该数值设定越大，这一恒定距离也越小。
测量时“电流设定”一般在“0.5-1.0nA”范围内。
⑵“针尖偏压”是指加在针尖和样品之间、用于产生隧道电流的电压真实值。
这一数值设定越大，针尖和样品之间越容易产生隧道电流，恒电流模式中保持的恒定距离越小，恒高度扫描模式中产生的隧道电流也越大。
“针尖偏压”值一般设定在“50-100mV”范围左右。
⑶“Z电压”是指加在三维扫描控制器中压电陶瓷材料上的真实电压。
Z电压的初始值决定了压电陶瓷的初始状态，随着扫描的进行，这一数值要发生变化。
“Z电压”在探针远离样品时的初始值一般设定在“-150.0mV—-200.0mV”左右。
⑷“采集目标”包括“高度”和“隧道电流”两个选项，选择扫描时采集的是样品表面高度变化的信息还是隧道电流变化的信息。
⑸“输出方式”决定了将采集到的数据显示成为图象还是显示成为曲线。
⑹“扫描速度”可以控制探针扫描时的延迟时间，该值越小，扫描越快。
⑺“角度走向”是指探针水平移动的偏转方向，改变角度的数值，会使扫描得到的图象发生旋转。
⑻“尺寸”是设置探针扫描区域的大小，其调节的最大值有量程决定。
尺寸越小，扫描的精度也越高，改变尺寸的数值可以产生扫描图象的放大与缩小的作用。
⑼“中心偏移”是指扫描的起始位置与样品和针尖刚放好时的偏移距离，改变中心偏移的数值能使针尖发生微小尺度的偏移。
中心偏移的最大偏移量是当前量程决定的最大尺寸。
⑽“工作模式”决定扫描模式是恒电流模式还是恒高度模式。
⑾“斜面校正”是指探针沿着倾斜的样品表面扫描时所做的软件校正。
⑿“往复扫描”决定是否进行来回往复扫描。
⒀“量程”是设置扫描时的探测精度和最大扫描尺寸的大小。
这些参数的设置除了利用在线扫描软件外，利用电子系统中的电子控制箱上的旋钮也可以设置和调节这些参数。
②马达控制
当使用软件控制马达使针尖逼近样品时，首先要确保电动马达控制器的红色按钮处于弹起状态，否则探头部分只受电子学控制系统控制，计算机软件对马达的控制不起作用。
马达控制软件将控制电动马达以一个微小的步长转动，使针尖缓慢靠近样品，直到进入隧道区为止。
马达控制的操作方式为：
“马达控制”选择“进”，点击“连续”按钮进行连续逼近，当检测到的隧道电流达到一定数值后，计算机会进行警告提示，并自动停止逼近，此时单击“单步”按钮，直到“Z电压”的数值接近零时停止逼近，完成马达控制操作[2]。
离线数据分析
离线数据分析是指脱离扫描过程之后的针对保存下来的图象数据的各种分析与处理工作。
常用的图象分析与处理功能有：
平滑、滤波、傅立叶变换、图象反转、数据统计、三维生成等。
⑴平滑，平滑的主要作用是使图象中的高低变化趋于平缓，消除数据点发生突变的情况。
⑵滤波，滤波的基本作用是可将一系列数据中过高的削低、过低的添平。
因此，对于测量过程中由于针尖抖动或其它扰动给图象带来的很多毛刺，采用滤波的方式可以大大消除。
⑶傅立叶变换，快速傅立叶变换对于研究原子图象的周期性时很有效。
⑷图象反转，将图象进行黑白反转，会带来意想不到的视觉效果。
⑸数据统计，用统计学的方式对图象数据进行统计分析。
⑹三维生成，根据扫描所得的表面型貌的二维图象，生成直观美丽的三维图象。
大多数的软件中还提供很多其它功能，综合运用各种数据处理手段，最终得到自己满意的图象[2]。
4扫描隧道显微镜工作模式
4.1恒电流模式
利用一套电子反馈线路控制隧道电流I，使其保持恒定。
再通过计算机系统控制针尖在样品表面扫描，即是使针尖沿x、y两个方向作二维运动。
由于要控制隧道电流I不变，针尖与样品表面之间的局域高度也会保持不变，因而针尖就会随着样品表面的高低起伏而作相同的起伏运动，高度的信息也就由此反映出来。
这就是说，STM得到了样品表面的三维立体信息。
这种工作方式获取图象信息全面，显微图象质量高，应用广泛。
4.2恒高度模式
在对样品进行扫描过程中保持针尖的绝对高度不变；于是针尖与样品表面的局域距离将发生变化，隧道电流I的大小也随着发生变化；通过计算机记录隧道电流的变化，并转换成图像信号显示出来，即得到了STM显微图像。
这种工作方式仅适用于样品表面较平坦、且组成成分单一（如由同一种原子组成）的情形。
从STM的工作原理可以看到：
STM工作的特点是利用针尖扫描样品表面，通过隧道电流获取显微图像，而不需要光源和透镜。
这正是得名“扫描隧道显微镜”的原因。
4.3“接触”模式
恒流模式和恒高模式是STM的常规工作模式,针尖不与样品表面接触,形成空气势垒,隧道电流随势垒宽度指数衰减.在关闭隧道电流反馈控制回路的条件下测量I2U曲线,随着势垒宽度的不断减小,I2U曲线的斜率逐渐增大,当针尖接触到样品表面,势垒就消失,曲线的斜率基本上不再改变,这就是STM的“接触”模式.在有机分子材料的研究中,为了消除空气势垒的影响,常采用这种模式.“接触”模式进行I2U曲线测量的难点是要控制好接触点.
5扫描隧道显微镜优缺点
5.1扫描隧道显微镜优点
与其他表面分析技术相比，STM具有如下独特点：
①具有原子级高分辨率，STM在平行于样品表面方向上的分辨率分别可达0.1nm和0.01nm，即可以分辨出单个原子。
②可实时得到实空间中样品表面的三维图像，可用于具有周期性或不具备周期性的表面结构的研究，这种可实时观察的性能可用于表面扩散等动态过程的研究。
③可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是对体相或整个表面的平均性质，因而可直接观察到表面缺陷。
表面重构、表面吸附体的形态和位置，以及由吸附体引起的表面重构等。
④可在真空、大气、常温等不同环境下工作，样品甚至可浸在水和其他溶液中不需要特别的制样技术并且探测过程对样品无损伤．这些特点特别适用于研究生物样品和在不同实验条件下对样品表面的评价，例如对于多相催化机理、超一身地创、电化学反应过程中电极表面变化的监测等。
⑤配合扫描隧道谱（STS）可以得到有关表面电子结构的信息，例如表面不同层次的态密度。
表面电子阱、电荷密度波、表面势垒的变化和能隙结构等。
⑥利用STM针尖，可实现对原子和分子的移动和操纵，这为纳米科技的全面发展奠定了基础[2]。
5.2扫描隧道显微镜缺点
尽管STM有着EM、FIM等仪器所不能比拟的诸多优点，但由于仪器本身的工作方式所造成的局限性也是显而易见的。
这主要表现在以下两个方面
①STM的恒电流工作模式下，有时它对样品表面微粒之间的某些沟槽不能够准确探测，与此相关的分辨率较差。
在恒高度工作方式下，从原理上这种局限性会有所改善。
但只有采用非常尖锐的探针，其针尖半径应远小于粒子之间的距离，才能避免这种缺陷。
在观测超细金属微粒扩散时，这一点显得尤为重要。
②STM所观察的样品必须具有一定程度的导电性，对于半导体，观测的效果就差于导体；对于绝缘体则根本无法直接观察。
如果在样品表面覆盖导电层，则由于导电层的粒度和均匀性等问题又限制了图象对真实表面的分辨率。
宾尼等人1986年研制成功的AFM可以弥补STM这方面的不足。
此外，在目前常用的（包括商品）STM仪器中，一般都没有配备FIM，因而针尖形状的不确定性往往会对仪器的分辨率和图象的认证与解释带来许多不确定因素。
6其他类似的检测仪器
继1982年发明在真空条件下工作的STM以来，扫描隧道显微技术及其应用得到了迅猛发展。
1984年STM先后用于在大气、蒸馏水、盐水和电解液环境下研究不同物质的表面结构。
后来，在STM的原理的基础上又发明了一系列新型的显微镜。
这些显微镜包括：
原子力显微镜（AtomicForceMicro-scope）简称AFM。
它可以直接观察原子和分子，而且用途更为广泛，对导电和非导电样品均适用。
AFM也可以作为纳米制造的手段，目前，已有一些成功的例子。
原子力显微镜（AFM）、激光力显微镜（LFM）、摩擦力显微镜、磁力显微镜（MFM）、静电力显微镜、扫描热显微镜、弹道电子发射显微镜（BEEM）、扫描隧道电位仪（STP）、扫描离子电导显微镜（SICM）、扫描近场光学显微镜（SNOM）和扫描超声显微镜等。
这些新型显微镜的发明为探索物质表面或界面的特性，如表面不同部位的磁场、静电场、热量损失、离子流量、表面摩擦力以及在扩大可测量样品的范围等方面提供了有力的工具。
近几年来在把STM与AFM、FIM、LEED等其他表面分析手段联用方面，也取得了可喜的进展。
目前，最小的STM仅为1000mm×200mm×8mm，最大的扫描范围可达100μm。
已召开了十几次STM国际会议，1993年8月在北京召开了第七届STM国际会议，有中国科学院化学所、清华大学等单位参加。
中国科学院化学所白春礼课题组于1988年初研制成功计算机控制的STM，该仪器由STM主体、控制电路、计算机、高分辨图形显示终端等部分组成。
具有恒定高度、恒定电流两种扫描模式，提供有STM形貌图、I-V曲线、局域势垒高度测量等功能。
仪器水平分辨率<1Å，垂直分辨率<0.1Å，扫描范围1nm×1nm~4.5μm×4.5μm。
6.1原子力显微镜（AFM）
上一节已经简述了STM发明之后，纳米结构测试技术的发展。
本节将进行略为详细的讨论。
1986年，诺贝尔奖金获得者宾尼等人发明了AFM。
这种新型的表面分析仪器是靠探测针尖与样品表面微弱的原子间作用力的变化来观察表面结构的。
它不仅可以观察导体和半导体的表面形貌，而且可以观察非导体的表面形貌，弥补了STM只能直接观察导体和半导体之不足。
由于许多实用的材料或感光的样品是不导电的，因此AFM的出现也引起了科学界的普遍重视。
当时宾尼研制的第一台AFM的横向分辨率仅为30Å，1987年斯坦福大学的Quate等人报道他们的AFM达到了原子级分辨率。
中国科学院化学所研制的隧道电流法检测、微悬臂运动的AFM于1988年底首次达到原子级分辨率。
运用该仪器对金红石、有机铁磁体、非线性光学材料的表面结构进行了研究，均获得了较好的结果。
6.2激光检测原子力显微镜（AFM）
在力学结构上，可以把探针看成是微悬臂。
激光检测AFM利用激光束的偏转来检测微悬臂的运动。
因为激光束能量高，且具有单色性，因此能够提高仪器的可靠性和稳定性，避免因隧道污染所产生的噪声。
同时，还能提高原子间作用力检测的灵敏度，大大减小微悬臂对样品的影响，扩大仪器的适用范围，使其更加适合于有机分子的研究。
另外激光检测AFM经过适当改进后，可用来检测样品表面的磁力、静电力等。
中国科学院化学所于1992年9月研制成功了国内第一台激光检测AFM，分辨率达原子级水平，已用它对石墨、云母、激光唱盘沟模等进行了研究，达到了原子级分辨率。
6.3低温扫描隧道显微镜（STM）
许多材料的某些物理特性只有在低温下（如液氮，液氦温区）才能表现出来，在室温下很难观测到或者根本观察不到。
例如目前获得极大关注的高Tc超导材料，其超导性质一般要在液氮温区才能表现出来，欲观察其超导能隙，则必须使STM在低温下工作。
因此，为了开展对材料的低温性质的研究，首先要研究低温下工作的STM（简称低温STM）。
中国科学院化学所研制成功了国内第一台低温STM，已使用该仪器获得了低温下（液氮温区）高定向石墨的原子级分辨图像，对于超导样品等的研究工作也取得了一定的进展。
6.4真空扫描隧道显微镜（STM）
STM技术获得的信息来自表面单层原子，因而该技术对表面清洁度非常敏感。
有些样品表面易被杂质吸附，有些还呈氧化态，因此有必要建立一套加工工艺，能够获得清洁而真实的样品表面；并且在实验过程能保持样品的这种状态，以便在超高真空环境下进行STM的工作。
这种STM简称真空STM。
另外根据研究需要，一般要求能够对样品进行加热退火、解理等多种处理，并使STM手段能与其他表面分析手段联用，只有真空STM能提供这种可能。
为此开展了真空STM的研制工作，中科院化学所已完成使用无油无震真空系统的STM，并进行了鉴定。
在超高真空下用STM对石墨表面的研究已获得原子级分辨的图像，对Si（111）7×7重构表面的研究正在进行之中。
6.5弹道电子发射显微镜（BEEM）
半导体材料的发现和使用导致人们需要对其表面和界面性质进行全面了解。
常规的表面分析技术不能用来研究表面下界面的结构和电子性质，而肖特基势垒法，包括光电发射法、光电响应法、伏—安曲线法等可以用来间接地表达界面的有关性质，但它们并不具备在整个界面上探测肖特基势垒性质变化的空间分辨能力。
为此，一种直接对表面下界面电子性质进行谱学研究，并能以高分辨率成像的实验技术——BEEM应运而生。
中国科学院化学所1992年开始从事有关BEEM的研制工作，目前已取得了很大的进展。
并且使用该仪器进行了材料的表面和界面性质的研究。
7扫描隧道显微镜应用
7.1扫描
STM工作时，探针将充分接近样品产生一高度空间限制的电子束，因此在成像工作时，STM具有极高的空间分辩率，可以进行科学观测[7]。
7.2探伤及修补
STM在对表面进行加工处理的过程中可实时对表面形貌进行成像，用来发现表面各种结构上的缺陷和损伤，并用表面淀积和刻蚀等方法建立或切断连线，以消除缺陷，达到修补的目的，然后还可用STM进行成像以检查修补结果的好坏。
7.3引发化学反应
STM在场发射模式时，针尖与样品仍相当接近，此时用不很高的外加电压（最低可到10V左右）就可产生足够高的电场，电子在其作用下将穿越针尖的势垒向空间发射。
这些电子具有一定的束流和能量，由于它们在空间运动的距离极小，至样品处来不及发散，故束径很小，一般为毫微米量级，所以可能在毫微米尺度上引起化学键断裂，发生化学反应。
7.4移动和刻写样品
当STM在恒流状态下工作时，突然缩短针尖与样品的间距或在针尖与样品的偏置电压上加一脉冲，针尖下样品表面微区中将会出现毫微米级的坑、丘等结构上的变化。
针尖进行刻写操作后一般并未损坏，仍可用它对表面原子进行成像，以实时检验刻写结果的好坏[7]。
移动针尖进行刻写的办法主要有两种：
①在反馈电路正常工作时，通过调节参考电流或偏置电压的大小来调节针尖与样品间的接触电阻，达到控制针尖移动的目的。
当加大参考电流或减小偏压时为保证恒流工作，反馈将控制针尖移向样品，从而减小接触电阻。
②当STM处于隧道状态时，固定反馈线路的输出信号，关闭反馈，然后通过改变控制Z向运动的压电陶瓷上所加电压的大小来改变针尖与样品的间距，这种方法较前者能够更线性地控制隧道结宽度的变化，相对来说是较为理想的办法。
刻写的结果与针尖的清洁程度有密切关系。
已经污染的针尖接触表面后将产生一小坑；未使用过的清洁的针尖接触表面则产生一小丘。
清洁针尖在表面上产生小丘的原因是由于它与表面有粘接现象，此时若想使针尖与样品的间距恢复到与表面接触前的情况，针尖必须退回更多，这从另一个角度说明针尖的粘接已使表面产生一凸起部分。
针尖的污染将会阻止它对表面的粘接，故使用过的针尖接触表面后将会刻出一个小坑，坑的周围还会有原先在坑内的原子翻出堆成的凸起边缘[7][2]。
室温下在Au及Ag等金属表面上刻写出的微细结构在室温下总是不稳定的，由于金属原子的扩散，这些结构最多在几小时内就会模糊以至消失。
在其他材料如Si（110）、Si（100）等表面上运用STM刻出稳定的结构却是可能的。
刻写时，针尖向样品移进2nm时，小坑深（从边缘算起）0.7nm。
在室温条件下及超高真空中，这些图形具有高稳定性，经很长时间后亦不发生变化[7]。
STM可在金属玻璃上进行刻写操作，小丘的大小随偏压的增加而增加。
产生小丘的原因通常认为是由于高电流密度引起了衬底的局部熔化，这些熔化物质在针尖负偏压产生的静电场作用下，会形成一突起的泰勒锥，电流去掉后，这个锥立即冷却下来，在表面上形成一小丘……并不是所有的表面都可如此形成小丘的。
衬底的熔点决定了局部熔化时所需的热量；对于点源电子束，衬底实际获取热量不仅与电流密度有关，还取决于电子在其中的平均自由程及所用衬底的热传导系数；对于无序的金属化玻璃Rh25Zr75，由于电子在其中的平均自由程较晶体及多晶金属小一百倍，且熔点不是非常高，为1340K，因此电子束入射时其获取热量较多，相对较易被熔化，故容易在其上如此形成小丘。
8未来与展望
STM的出现为人类认识和改造微观世界提供了一个极其重要的新型工具。
随着实验技术的不断完善，STM将在单原子操纵和纳米技术等诸多研究领域中得到越来越广泛的应用。
STM在纳米技术中的应用必将极大地促进纳米技术不断发展。
可以预言，在未来科学的发展中，STM将渗透到表面科学、材料科学、生命科学等各个科学技术领域中。
参考文献（详见文件夹内）
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