场离子-扫描隧道显微镜

由IBM的Binnig和Rohrer发明的扫描隧道显微镜STM是基于与原先的各种表面研究手段完全不同的原理,能直接观察一个个表面原子并能测出每个原子位置上的电子状态的划时代的表面研究装置。STM之所以引起表面科学工作者的注目主要原因是由于它能在极高的空间分辨率(dX/Y～0.1nm,dz～0.01nm)下直接观察表面的原子结构。而且,它不一定需要超高真空条件,而可以在大气或溶液等环境中操作。这是以往任何一种表面研究手段不可能做到的。然而,即使如此,STM也暴露出它的弱点,如操作特性的不稳定性以及操作过程中原子分辨能力的不可控性。很显然主要原因是扫描探针的尖端曲率半径及其稳定性。为了在STM实验中随时监测其扫描探针尖端的原子排列状况,Kuk及Sakurai等人先后设计研制了一种将场离子显微镜FIM和STM组合在一起的复合型场离子-扫描隧道显微境FI-STM。使用这种仪器可以确保在极高的原子分辨的情况下从事STM研究。下面将就FIM的原理、STM的基础、FI-STM的技术细节以及它的应用实例作简单的介绍。     

锁定放大技术用于扫描隧道显微镜

介绍了锁定放大技术应用于扫描隧道显微镜(STM)中调制隧道间隙而获得物质表面原子的局域势垒分布的原理,并给出了高定向石墨的观测结果,与恒电流模式下STM图像相比较,具有分辨率高、针尖的影响小、抗干扰性能强的特点。另外,根据局域势垒分布还可区分不同的原子,给解释STM原子图像提供了一种手段。     

疲劳起始区扫描隧道显微镜观察

利用扫描隧道显微镜，原子力显微镜结合扫描电镜对铝合金疲劳断裂源区进行试探性观察，获得了清晰的形貌象和三维图象，并对实验条件进行了初步分析讨论。     

扫描隧道显微镜在相变研究中的应用

阐述了的描隧道显微镜（ＳＴＭ）的工作原理，及其特点，总结了ＳＴＭ在金属、半导体材料的原子结构观察及表面相变等方面的主要研究成果。它包括纯金属及半导体原子结构、表面相变、表面吸附（表面反应）及表面物理沉积过程的动态研究；论述了作者在相变的相结构ＳＴＭ分析实验技术及研究成果。     

光子扫描隧道显微镜探测场的数值模拟计算

对光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）的显微成象机理。扫描探测模型做了较为系统的分析和论述。针对具体的探测模型，利用微机编程计算ＰＳＴＭ探测光场的空间分布，并对场分布随扫描控制参量的变化规律进行系统的研究，得到了与实际探测结果一致的分布规律，最终为ＰＳＴＭ的显微成象技术提供了更为具体的理论指导。     

扫描隧道显微镜在材料分析中的应用

主要介绍了扫描隧道显微镜在材料的相变过程、材料表面腐蚀过程、纳米材料的组织结构等表面分析中的应用，并具体列举了扫描隧道显微镜在高分子材料聚集态结构分析中的几个实际应用例子。     

疲劳起始区扫描隧道显微镜观察

利用扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）、原子力显微镜（ＡＦＭ）结合扫描电镜对铝合金疲劳断裂源区进行试探性观察，获得了清晰的形貌象和三维图象，并对实验条件进行了初步分析讨论。     

高精度扫描隧道显微镜对纳米碳酸钙特性的研究

用高精度IPC-205B型扫描隧道显微镜测得纳米碳酸钙的扫描隧道谱。该隧道谱表明,纳米碳酸钙具有半导体性质,与普通碳酸钙相比,其导电性能有了明显改善。由纳米碳酸钙隧道谱得出纳米碳酸钙的禁带宽度为0．4eV,比半导体硅的禁带宽度1.1eV的低。     

锁定放大技术用于扫描隧道显微镜

介绍了锁定放大技术应用于扫描隧道显微镜（STM）中调制隧道间隙而获得物质表面原子的局域势垒分布的原理,并给出了高定向石墨的观测结果,与恒电流模式下STM图像相比较,具有分辨率高、针尖的影响小、抗干扰性能强的特点。另外,根据局域势垒分布还可区分不同的原子,给解释STM原子图像提供了一种手段。     

用扫描隧道显微镜对材料进行表面修饰的研究

扫描隧道显微镜(STM)是对材料表面进行表面修饰(surface modification)和表面原子操纵(atomcraft)的重要工具。为了了解其机理,选择了场蒸发阈值从大到小有代表性的钨、铂、金、铜做针尖,扫描过程中在针尖与石墨表面之间施加针尖为正的脉冲电压,获得了一些新现象,并对实验结果作了比较,从而在一定程度上确定了脉冲制STM表面修饰实验中针尖与样品之间电场的重要作用。     

现代大型分析测试仪器系列讲座之一——扫描隧道显微镜

“知识讲座”栏目是本期刊宣传和普及计量测试知识的重要阵地。自开办以来 ,深受广大读者的欢迎 ,并建议栏目内容要丰富多彩 ,在扩大知识面的广度和深度上要有所进步。为此 ,计划最近准备新推出若干系列知识讲座。由复旦大学组织编写的“现代大型分析测试仪器系列讲座”就是其中之一。第一篇为“扫描隧道显微镜 (STM)” ,以下分别是“透射电子显微镜 (TEM)”、“傅立叶变换红外光谱仪 (FT -IR)”、“原子力显微镜 (AFM)”等等 ,将把当今世界上大型分析测试仪器的最新知识和发展动态介绍给广大读者 ,希望引起读者关注。此外 ,为了配合上海市计量检定人员考证工作的需要 ,使计量人员能够更好地掌握“应知应会” ,在“知识讲座”栏目中将陆续刊登相关的计量基础知识。本期刊登的是“力学计量”辅导材料 ,希望能够对广大计量工作者在掌握专业知识和提高专业技能方面有所帮助。     

光子扫描隧道显微镜测量折射率图象的初步研究

光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ：Ｐｈｏｔｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ ＴｕｎｎｅｌｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）测得的图象不仅与形貌有关,而且与贯穿整个样品的光学参数有关,即有可能用它获取样品折射率图象。本文在理想情况下运用多层薄膜理论,分析了ＰＳＴＭ中各种参量（样品层折射率ｎ１,厚度ｄ１,入射角θ０）对折射率测量的影响。结果表明在适当的样品厚度ｄ１（ｄ１≤λ／８）,能达到较大灵敏度,且无明显假象,结论可供     

扫描探针显微镜的发展与应用

扫描隧道显微镜和原子力显微镜的发明大大促进了扫描探针显微镜的发展。本文介绍扫描隧道显微镜和原子力显微镜的基本工作原理、发展背景以及以扫描隧道显微镜和原子力显微镜为基础衍生出来的各种扫描探针显微镜的应用。扫描探针显微镜是一种新的探测仪器，它在三维方向上的分辨率均可以达到原子量级的水平，因此在微电子学、微机械学、计量学、化学和生物医学等领域中有广泛的应用前景。     

石墨中碳原子的扫描隧道显微镜观察及分形研究

用扫描隧道显微镜观察了石墨表面碳原子形貌,并与其晶体结构的理论模型进行了比较,获得了一致的结果.同时,计算了石墨原子STM图像的分形维数,得到了合理的结果,表明了计算方法是可行的,从而为扫描隧道显微图像的分形研究做出了初步的尝试.     

扫描隧道显微镜轮廓测量数学模型的研究

在量子隧道效应的基础上,建立了适用于增坦表面的扫描隧道显微镜微观轮廓测量的数学模型,并采用傅里叶变换方法对该模型进行了仿真验证。仿真结果表明,该模型较好地反映了扫描隧道显微镜对样品表面轮廓的测量过程。最后,中还对该模型的适用范围进行了讨论。     

超高真空扫描隧道显微镜定位系统的研制

本文介绍了超高真空扫描隧道显微镜（ＵＨＶ－ＳＴＭ）定位系统的设计方法，并对误差进行了分析和修正。定位系统在操作范围为－５６０～＋５６０ｎｍ时的定位精度达到了０．１ｎｍ，该系统性能稳定，运行可靠。达到了设计要求     

低温扫描隧道显微镜(LT-STM)的调试技术

本文介绍了低温扫描隧道显微镜(LT-STM)的结构特点,该设备由真空系统、低温系统、扫描和数据采集系统、电源控制系统、控制计算机等组成,该实验设备具有高性能、高精度的特点,对实验人员的实验技能要求很高.我们结合它的使用对其调试方法进行了分析、探讨和总结,其实验结果证明了这种调试方法的正确性和可行性,为今后调试同类实验设备提供了可靠的经验.