一种新型扫描隧道显微镜针尖腐蚀仪的设计

针对扫描隧道显微镜的针尖腐蚀系统,提出了一种新的电路,改变了反应电流的测量机制,克服了以往腐蚀过程中电压变化的缺点,提高了针尖制作的成功率。在此基础上对比了新旧两种电路的效果,并测量了腐蚀电压,截止电流以及钨丝浸入长度对针尖质量的影响,发现反应参数的改变对针尖特征的影响是多方面的,必须均衡考虑才能提高成功率,最后,作者在合适的参数条件下观察了整个腐蚀过程,并检测了针尖的使用效果。     

扫描隧道显微镜钨针尖氧化层去除的化学方法

电化学腐蚀得到的扫描隧道显微镜(STM)钨针尖表面通常覆盖了一层钨的氧化膜,这层氧化膜的存在很大程度上影响了STM扫描图像质量.本实验采用氢氟酸对新制备出的钨针尖进行去氧化层处理,并通过对比两组高序热解石墨(HOPG)STM图像和金样品的扫描隧道谱来论证这种去氧化层手段的有效性.     

扫描隧道显微镜钨针尖的制备与表征

采用直流电化学刻蚀方法制备扫描隧道显微镜钨针尖,研究了电化学刻蚀过程中NaOH溶液浓度、钨丝浸入长度和刻蚀电压对针尖形貌的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)测量针尖曲率半径和针尖纵横比值,以表征针尖的尺寸和形状;通过能谱仪(EDS)分析针尖表面成分,以表征表面清洁度;通过场发射显微镜(FEM)得到Fowler-Nordheim (F-N)曲线来检测针尖发射性能。实验结果表明,当溶液浓度为2 mol/L、钨丝浸入长度为4 mm、刻蚀电压为3 V时,可以得到曲率半径约为100 nm、纵横比值为13的针尖,且表面无钨的氧化层。FEM结果显示当对针尖施加500 V的负偏压时,针尖可以稳定发射50 nA量级的电流,且针尖性能具有良好的一致性。     

针尖扫描原子力显微镜的光点跟踪设计

提出了一种用于针尖扫描原子力显微镜(AFM)的光点跟踪设计方案,结构简单,容易实现。设计方案对扫描器的负载能力要求不高,而且能使原子力显微镜实现较大范围的针尖扫描。实验结果表明,采用此光点跟踪设计方案的针尖扫描原子力显微镜能实现最大100μm×100μm范围的扫描,z方向上的误差最大1 nm,能很好地满足大样品扫描的需要。     

扫描隧道显微镜中的扫描驱动器

概述了扫描隧道显微镜的工作原理,给出了采用压电材料的扫描控制方案及获取样品表面形貌信号的方法,介绍了系统中的ｚ扫描驱动器,ｘｙ扫描驱动器（扫描平台）及其非线性修正方法。     

STM2000扫描隧道显微镜

STM2000扫描隧道显微镜是英国VG公司产品。它除了带有高真空样品室以外还配有锁相放大器。因此它不仅能观察样品表面形貌像,而且还能观察到样品表面的原子结构像以及其相应的电子结构。 STM2000技术指标分辨率:2A 用VG公司提供的石墨解离表面垂直噪音:最大0.1A 漂移:<5A/分钟(包括压电蠕变) 扫描范围:10A×10A到1μm×1μm 步长:最小0.1A     

扫描隧道显微镜与隧道谱测量

本文以低维化合物系统为主研究对象，介绍利用扫描探针显微镜进行隧道谱测量的基本原理及一些实验成果。     

光子扫描隧道显微镜研究

光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）是电子扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）的光学模拟，它对样品的光学特性特别敏感，且大大突破了传统光学显微镜的衍射极限的限制，是扫描探针显微镜家族中新出现的一个成员，我们自行设计开发了一套ＰＳＴＭ实验系统，研究了其纵向扫描特性，观察了二维干涉光场及其它实际样品。实验表明该实验室系统的扫描面积达１２×１２ｕｍ￣２，纵向分辨率达λ／１００，横向分辨率有待进一步鉴定，从已观察的样品分析不低于０．１ｕｍ。     

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。     

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。     

STM钨针尖电化学加工及其装置的改进

本文报导利用自由落体的原理，设计了一种新的针尖和液面脱离装置制作了STM钨针尖，并与利用步进电机提升针尖的方法进行了比较。分析和实验说明，本方法脱离速度较快，简单经济，效果良好。     

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.     

扫描隧道显微镜微位移驱动器(爬行器)的研究

设计并制作了一种用于扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）的吸附式微位移驱动器（爬行器）,针对其基本特性,提出了优选制备工艺与优化程序相结合的方法。一了必要的工艺过程,制作了合适的驱动电路,以及合理的控制程序,在控制程序中引入了面向对象采用了Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋编程,使程序具有合理的工作模型和良好的用户界面,该爬在的性能与国外同类产品基本相同,造价仅为它们的百分之几。     

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。     

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.     

p-nitrobenzonitrile纳米有机薄膜的超高密度信息存储研究

采用扫描隧道显微镜（STM）在p-nitrobenzonitrile(PNBN)单体有机薄膜上进行信息记录点的写入研究。通过在STM针尖和高定向裂解石墨（HOPG）衬底之间施加一系列的电压脉冲进行信息记录点的写入,得到了一个信息点点径小于1nm,对应存储密度高达10^13 bit/cm^2的信息存储点阵,电流－电压（I－V）曲线表明,薄膜上非信息点存储区域是高电阻区,而信息点存储区域是导电区,具有0－1信息存储特性,PNBN单体有机薄膜的存储机制可能是规则排列的PNBN分子在强电场作用下由有序向无序的转变,使得薄膜的电阻由高阻态向低阻态转变,从而实现信息点的写入。     

超高真空扫描隧道谱实验对碲镉汞室温带隙的直接测定

利用超高真空扫描隧道显微镜的隧道谱实验对汞空位掺杂的液相外延P型碲镉汞材料在室温条件下进行测量,发现直接的电流-电压隧道谱对带隙预言一定程度上要受到成像偏置电压的影响.但当采用了锁相放大测量技术,通过实验直接获取微分隧道谱(dI/dV)信号,并利用电流-电压谱对dI/dV作归一化处理时,最终结果则能较准确、可靠地预言材料的带隙,表明扫描隧道谱方法作为独立于光学方法之外的另一种实验表征手段对碲镉汞能带电子结构研究的适用性.     

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.