一文與大家分享微區(qū)電化學(xué)顯微鏡的工作原理

　　微區(qū)電化學(xué)顯微鏡是顯微鏡的一種。基于電化學(xué)原理工作，可測(cè)量微區(qū)內(nèi)物質(zhì)氧化或還原所給出的電化學(xué)電流。利用驅(qū)動(dòng)非常小的電極（探針）在靠近樣品處進(jìn)行掃描，樣品可以是導(dǎo)體、絕緣體或半導(dǎo)體，從而獲得對(duì)應(yīng)的微區(qū)電化學(xué)和相關(guān)信息，可達(dá)到的分辨率約為幾十納米。

　　通常微區(qū)電化學(xué)顯微鏡工作時(shí)采用電流法。固定探針與基底間距對(duì)基底進(jìn)行二維掃描時(shí)，探針上電流變化將提供基底的形貌和相應(yīng)的電化學(xué)信息。也可工作于“恒電流”狀態(tài)，即恒定探針電流，檢測(cè)探針z向位置變化以實(shí)現(xiàn)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(guān)鍵所在，且足夠小的d與a能夠較快獲得探針穩(wěn)態(tài)電流，同時(shí)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(yīng)，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(dāng)偏壓的UME探針與絕緣樣品接近時(shí)，出現(xiàn)負(fù)反饋，氧化還原介質(zhì)向探針的擴(kuò)散受阻。這導(dǎo)致探針測(cè)得的氧化還原介質(zhì)濃度較低，因此測(cè)得的電流比溶液中的電流低。當(dāng)SECM探針位于導(dǎo)電樣品上方時(shí)，樣品充當(dāng)雙極電極，即使沒有偏壓，也可以循環(huán)探針下方區(qū)域的氧化還原介質(zhì)，如圖3所示，并局部達(dá)到能斯特平衡電位。這種介質(zhì)循環(huán)導(dǎo)致探針檢測(cè)到的介質(zhì)濃度局部增加，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)量電流增加。

　　隨著探針到絕緣樣品間隙的減小，介質(zhì)擴(kuò)散受阻的程度增加。這導(dǎo)致絕緣體上探針到樣品的距離減小時(shí)，電流的絕對(duì)值減小。另一方面，隨著探針到導(dǎo)電樣品間隙的減小，來自樣品的正反饋增加，導(dǎo)致導(dǎo)體上探針到樣品的距離減小時(shí)，電流的絕對(duì)值增加。

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