Modos de medición en el STM ( modos de operación de STM en inglés ): en la microscopía de túnel de barrido (STM) hay cinco parámetros variables principales. Estas son las coordenadas horizontales x e y , la altura z , el voltaje de polarización V y la corriente del túnel I. Dependiendo de cómo varíen estos parámetros, existen tres modos de medición STM principales: 1) modo de corriente constante, en el que I y V se mantienen constantes, xey cambian durante el escaneo de la aguja y z Medido; 2) modo de altura constante (también llamado modo de imagen actual), en el que z y V se mantienen constantes, x e y cambian durante la exploración y se mide I ; 3) espectroscopía de túnel de barrido (STS), que es un conjunto completo de modos en los que V varía .
El modo de corriente constante es el modo de imagen STM más utilizado. En este modo, la aguja se mueve a lo largo de la superficie de la muestra a voltaje y corriente constantes. Para mantener una corriente constante a un voltaje fijo, el sistema de seguimiento ajusta constantemente la posición vertical de la aguja variando el voltaje Vz a través del elemento piezoeléctrico z . En el caso ideal de una superficie homogénea (desde un punto de vista electrónico), la constancia de la corriente significa la invariancia del espacio entre la aguja y la superficie, es decir, durante el escaneo, la trayectoria de la aguja repite todas las características de la topografía de la superficie (Fig. a). La altura de los elementos de relieve de la superficie se determina directamente a partir del valor de Vz . Como resultado de tales mediciones, se obtienen los valores de la altura del relieve superficial en función de la posición de la aguja z(x, y).
En el modo de altura constante, el escaneo de la superficie con una aguja se lleva a cabo a un voltaje constante Vz en el elemento piezoeléctrico z, y la corriente de tunelización I se mide en función de la posición de la aguja (Fig. b). El voltaje entre la aguja y la muestra V se mantiene constante y la retroalimentación del servosistema se desactiva. En este caso, los abultamientos en la superficie se reflejarán en valores aumentados de la corriente del túnel cuando la aguja pase sobre ellos. En este modo, el escaneo de la aguja se puede realizar a una velocidad mucho mayor en comparación con el modo de corriente constante, ya que el sistema de seguimiento no necesita responder a todas las características de la superficie que pasa por debajo de la aguja. Esta posibilidad es especialmente valiosa cuando se estudian procesos dinámicos en tiempo real, en particular, cuando se graba video STM. La desventaja es la dificultad de determinar cuantitativamente las alturas del relieve del cambio en la corriente del túnel.
La espectroscopía de túnel de barrido (STS) es un conjunto de métodos de microscopía de túnel de barrido, en el que, al variar el voltaje entre la aguja y la muestra, se obtiene información sobre la estructura electrónica local de la superficie en estudio.