我国在有机超高密度信息存储材料研究取得系列进展

中科院化学所的研究人员从分子设计的角度出发，设计合成了一系列有特色的有机功能薄膜作为信息存储介质，并与国内外研究单位开展了广泛合作，利用扫描探针显微镜等技术实现纳米乃至分子尺度的信息存储。     

纳米信息存储薄膜研究的进展

本文讨论了微电子器件的物理极限，评述了纳米信息存储技术的进展。     

有机功能薄膜的光学存储特性

研究了间硝基苯叉丙二腈 /邻苯二胺 (m- NBMN/ DAB)有机复合功能薄膜的光学存储特性。利用自制的光学信息写入系统研究了 m- NBMN/ DAB有机薄膜的静态存储特性 ,发现在 780 nm激光脉冲的作用下 m- NBMN/ DAB有机薄膜具有光学双稳态特性 ,并且在大气中加热薄膜可实现信息擦除。利用高分辨率扫描电子显微镜 (HRSEM)和红外吸收光谱 (IR)研究了 m- NBMN/ DAB复合薄膜的结构和光谱特性 ,对其光学存储机制进行了初步分析     

磁控溅射沉积纳米结构银薄膜及其表征

本文通过利用射频磁控溅射方法,选择和控制沉积薄膜工艺参数,在石英（ｑｕａｒｔｚ）和高定向热解石墨（ＨＯＰＧ）上制备出纳米尺度的银膜。利用扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）对银膜的表面形貌和分布观察分析可得,纳米银颗粒的直径在３ｎｍ到２０ｎｍ之间。经过紫外－可见－近红外透射光谱（ＵＶ－ＶＩＳ－ＮＩＲ）测量证明：当纳米银颗粒的粒径在此范围内时,银膜的光学特征吸收峰的位置随着粒径的增大“红移”不大,但其半峰宽却随粒径的增大而增大。     

FDTD法研究镀纳米结构薄膜光纤探针近场分布的特性

利用时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD),对镀纳米结构薄膜光纤探针的成像特性进行数值模拟.讨论了探针尖端纳米颗粒以及薄膜中粒间距对探针分辨率和灵敏度的影响.结果发现,镀膜中颗粒分散且针尖端20 nm内有一个纳米颗粒时,分辨率可以提高数十纳米,灵敏度提高数十倍.     

利用STM构建金属有机材料的纳米结构和改变电学性质

研究和开发利用扫描隧道显微镜(STM)对材料进行纳米尺度加工的功能，藉助于STM针尖和样品之间的强电场在金属有机络合物Ag-TCNQ薄膜表面构建了纳米点、纳米点阵和纳米线等纳米结构。伏安(I-U)特性曲线和扫描隧道的测试表明，在针尖强场作用后材料表面的局域电子态密度迅速增大，在电学上由高阻态转变为低阻态，这种效应可能归因于金属原子和有机分子之间的电荷转移。这些纳米结构展示了用作高密度存储器和纳米导线的可能性，有机导电材料将是未来纳米电子材料的理想候选者，而STM则将成为纳米电子学微细加工的有力工具。     

超高密度光学体全息存储及快速识别技术

新世纪武器装备要求具有强大的信息存储能力和快速处理能力的专家处理系统,以及更加精确、适应环境能力更强的高性能制导系统。将光学海量存储技术、光学相关技术与景像匹配技术等军事领域的应用相结合将有望实现其他方式无法达到的目标。传统的目标识别方式受限于数字计算机的串行依次处理,而光学系统具有二维并行处理能力。光学体全息三维存储可记录及并行读出图像数据,具有存储容量大,读取速度快及空间互连和并行运算等优势,是电子信息处理技术所无法具备的。光学相关制导技术就是为满足精确制导武器的要求而发展起来的信息处理技术,它适用于任何战略和战术成像制导武器,在复杂的地物背景干扰下可实现同时对多个目标进行识别。利用建立在光学体全息存储器基础上的快速相关识别系统,在巡航导弹末制导、无人飞机导航、空间及海上目标识等军事领域以及在车辆导航、指纹识别、图像识别等民用领域都有着十分诱人的应用前景。     

扫描隧道显微镜研究高密度聚乙烯高取向薄膜的表面结构

扫描隧道显微镜研究高密度聚乙烯高取向薄膜的表面结构赵勇，张伯林，陈　晔，杨德才，汪尔康（中国科学院长春应用化学研究所，长春１３００２２）材料的表面性能和表面之间的相互作用对材料本身的性能有很大影响。由于材料表面结构比较复杂，同时受到研究手段的限制，对...     

Scanning tunneling potentiometry study of electron reflectivity of a single grain boundary in thin gold films

Spatial variations of the local electric field in current-carrying thin gold films were studied with a scanning tunneling microscope on a nanometer scale. With a refined scanning tunneling potentiometry technique, it was possible to determine the local electric fields within single grains. At grain boundaries, we observe potential drops on length scales of less than 1 nm which exceed the potential difference within a grain greatly. We interpret our findings by applying a theory that models grain boundaries as barriers with a reflectivity R for the conduction electrons. With the assumption of isotropic background scattering within each grain, we determine the local current-density j(x,y) that passes a grain boundary. From that, we obtain the reflectivity of individual grain boundaries and find values ofR = 0.7toR = 0.9 which is much higher than expected from macroscopic experiments.     

扫描隧道显微镜图像重建的研究

在扫描隧道显微镜轮廓测量过程中,探针自身的几何形状会混入测量结果中,从而造成相应的测量误差。本文提出了根据对标准样品的测量结果,反算出探针的几何形状的算法,并应用于实没图像示解出探针的几何形状。在求得探针的几何形状后,文中推导了去除探针几何形状造成的误差,对扫描隧道显微镜图像进行重建的算法,并对实测样品进行了处理。结果表明上术坷有效地减少小探针自形状造成的测量误差。     

液相外延p型碲镉汞表面区与腐蚀凹坑的不同扫描隧道谱特征

利用超高真空扫描隧道显微镜对经过溴甲醇溶液腐蚀处理的液相外延碲镉汞材料进行了表征.发现经过腐蚀处理(3%浓度,2.5 min)的样品表面出现高密度的凹坑结构,凹坑深度约几十纳米,横向尺度在几十到几百纳米之间.扫描隧道谱测量表明,腐蚀样品表面平坦区呈现较大表观带隙,需考虑针尖诱导的能带弯曲效应,而凹坑区在零偏压区的扫描隧道谱线则近似为线性变化,说明该区域包含较高的带隙态并直接参与隧穿,从而掩盖了带隙信息.     

分子取向的高分辨率扫描隧道显微术

本文介绍了一种借助于扫描隧道显微镜的空间高分辨能力探测单个分子取向的方法.利用这种方法,我们研究了以下四种体系中的分子取向二维C 60分子阵列;C 60(111)多层膜表面;吸附在Si(111) (7×7)表面的C 60单分子;Au(111)表面的硫醇自组装单分子层膜.结合局域密度近似方法理论计算,我们确定了以上体系中的分子取向.     

A scanning tunneling microscopy study of low-temperature grown GaAs

Scanning tunneling microscopy (STM) has been used to investigate the effect of low-temperature (LT) growth of GaAs by molecular beam epitaxy on the morphology of the resulting surface. We present STM images of a GaAs(001) surface that was grown at ∼300°C and subsequently annealed at 600°C and show that there is a recovery of the (2×4) reconstruction. We also report images of a surface grown on top of a buried LT GaAs layer and show that the LT layer has little effect on the resulting surface morphology. In addition, scanning tunneling spectroscopy spectra are presented which demonstrate that the current-voltage characteristics of annealed and unannealed LT grown GaAs are significantly different.     

高分子保护纳米粒子结构的扫描探针显微研究

高分子保护的纳米粒子的细致结构可以从扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）图像中得到,单个粒子的发图像分析中显示存在着一个中央峡和两个肩峰。通过与透镜镜结果的对比,证实两个肩峰是由于内部金属核心与外部高了壳层间界面电阻的不连续变化所引起,在此基础上建立了一个简单的几何模型。     

有机薄膜晶体管直流电流-电压模型的研究

通过对有机薄膜晶体管(OTFT)电流-电压特性的研究,建立了一种用于电路模拟的仿真程序(SPICE)的OTFT直流电流-电压模型,所用的参数都可从实验特性曲线中提取。对一种基于并五苯(Pentacene)的底栅顶接触(TC)结构的OTFT的实验曲线进行参数提取,并利用所得的参数与建立的模型进行仿真,得到的输出特性和转移特性曲线与实验结果无论在线性区还是在饱和区都具有较强的一致性,验证了本文所建模型及参数的准确性。建立的模型能够准确描述OTFT的直流特性,可用于有机电路的SPICE仿真。     

用扫描压电显微术观察不同掺杂PZT薄膜的铁电畴分布

我们用扫描压电显微术，观察了未掺杂和掺La、Eu的PZT的铁电畴分布，结果表明：在自发极化下，用溶胶一凝胶法得到的PZT，(Pb0.93La0.07)(ti0.6ZR0.4)O3，(Pb0.95Eu0.05)(Zr0.52Ti0.48)O3和(Ph0.9Eu0.1)(Zr0.52Ti0.48)O3的表面铁电畴呈现较大的不同，掺La和掺Eu的样品均比未掺杂的有较大的自发极化。含Eu为5％时自发极化强度最高，且大部分畴界位置与晶界接近。通过改变加在探针上交变电压的幅值，观察铁电畴衬度的变化，可以看到，当交变电压升高时，某些畴变得不稳定，极化方向不同于自发极化，而衬度随交变电压线性增加，表明该区域晶粒在垂直方向贯通膜面，矫顽力高于外电场，且无明显的缺陷所致的压电性损失。     

The scanning tunneling microscopy and spectroscopy of GaSb1-xBix films of a few-nanometer thickness grown by molecular beam epitaxy

The ultrahigh vacuum scanning tunneling microscope (STM) was used to characterize the GaSb1-xBix films of a few nanometers thickness grown by the molecular beam epitaxy (MBE) on the GaSb buffer layer of 100 nm with the GaSb (100) sub-strates.The thickness of the GaSb1-xBix layers of the samples are 5 and 10 nm,respectively.For comparison,the GaSb buffer was also characterized and its STM image displays terraces whose surfaces are basically atomically flat and their roughness is generally less than 1 monolayer (ML).The surface of 5 nm GaSb1-xBix film reserves the same terraced morphology as the buffer layer.In contrast,the morphology of the 10 nm GaSb1-xBix film changes to the mound-like island structures with a height of a few MLs.The result implies the growth mode transition from the two-dimensional mode as displayed by the 5 nm film to the Stranski-Krastinov mode as displayed by the 10 nm film.The statistical analysis with the scanning tunneling spectroscopy (STS)measurements indicates that both the incorporation and the inhomogeneity of Bi atoms increase with the thickness of the GaSb1-xBix layer.     

STM碳纳米管针尖的研究

合成和提纯了单壁碳纳米管（SWCNTs)。使用水溶胶体,SWCNTs被组装在钨（W）针尖上,它可以用作扫描隧道显微镜（STM）的针尖,得到高定向石墨（HOPG）和金（Au)膜表面的原子分辨像,用场发射显微镜（FEM）研究了SWCNTs的场发射特性,得到了原子分辨的场发射图,与计算的（9,9）扶手椅型的SWCNT结构相一致,研究了SWCNTs的电学特性,观察到了负阻特性。