STM'nin işleyişi şu şekilde gerçekleşir:
- Uçun Yaklaştırılması: STM, iletken veya yarı iletken bir malzemenin yüzeyine son derece yakın hale getirilen keskin bir metalik uçtan oluşur 12. Uç ile yüzey arasındaki boşluk birkaç angstrom (10^-10 metre) kadar küçük olabilir 1.
- Tünel Akımı: Uç yüzeye yakın olduğunda, kuantum mekaniksel etkiler nedeniyle elektronlar uçtan yüzeye (veya yüzeyden uca) "tünel" oluşturabilir 12.
- Geri Bildirim Mekanizması: Uç yüzey boyunca tarama yaparken sabit bir tünelleme akımını korumak için bir geri bildirim mekanizması kullanılır 1. Uç yüzeye yaklaşırsa tünel açma akımı artar ve sistemin ucu hafifçe uzaklaştırmasına neden olur 1. Tersine, uç uzaklaşırsa tünel açma akımı azalır ve sistem, ucu yaklaştırarak ayarlama yapar 1.
- Topografik Harita: Bu sürekli yeniden ayarlama, yüzeyin topografik bir haritasını üretir 1.
5 kaynaktan alınan bilgiyle göre: