甘氨酸在Cu(111)表面吸附的扫描隧道显微镜研究

用超高真空扫描隧道显微镜(UHV-STM)研究了室温下甘氨酸在Cu(111)表面的吸附行为.实验发现,在低覆盖度下甘氨酸分子在表面表现为二维气体.当覆盖度足够高时,甘氨酸分子最终会形成二维固相结构,为(4×8)超结构.针对这种结构提出了两种可能的结构模型,模型能够很好地解释STM图.当覆盖度介于气相和固相之间时,根据蒸镀条件和退火条件的不同,表面可能出现两种不同的中间相,一种为条纹结构,另一种为六角结构,对于中间相有待于进一步的研究 关键词： 表面吸附 甘氨酸 铜 扫描隧道显微术     

扫描隧道显微镜对表面科学的巨大推动

扫描隧道显微镜问世于８０年代初，并以前所未有的直观性揭示了研究多年而未获答案的Ｓｉ（１１１）７×７表面结构，从而引起了包括表面科学家在内的科技界的极大兴趣。在此之前，用于表面科学研究的方法虽不计其数，但能像扫描隧道显微镜那样可给出表面的原子分辨实空间像，能对表面作局域、动态、多功能研究，甚至可以兼作表面制备的方法却几乎没有．文章通过我们近年来研究中的一些实例说明了扫描隧道显微镜对表面科学的巨大推动。     

扫描隧道显微镜研究银的表面结构和凝聚行为

采用扫描隧道显微镜详细研究了银胶的表面结构和ＮａＣｌ对其凝聚状态的影响，并与透射电子显微镜的结果进行了比较。结果表明 胶颗粒表面原子处于有序与无序状态之间，部分原子以聚集体的形式存在，另一部分原子则处于松散状态。     

扫描隧道显微镜研究石墨表面的莫尔图

利用扫描隧道显微镜研究石墨表面的大尺度周期性图样．研究结果表明,莫尔图起源于石墨深层的缺陷,实验结果与理论完全吻合,并且第一次在实验上证明了纳米波可以穿透多层石墨而没有明显衰减．     

光子扫描隧道显微镜和扫描隧道显微镜联用系统的研制

报导我们研制的一套光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）和扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）联用系统的初步实验结果。联用系统采用的基本结构为早先研制的一台ＰＳＴＭ，另外增加了一个ＳＴＭ通道，通过真空蒸镀金膜制作了既导电又导光的光纤探针，联用系统用ＳＴＭ通道隧道电流反馈控制探针高度。初步实验结果表明，ＰＳＴＭ和ＳＴＭ通道既能分别单独成像，亦能用导电导光探针实现ＰＳＴＭ和ＳＴＭ同时成像。     

扫描隧道显微镜

扫描隧道显微镜(Scanning tunneling microscopy,简称STM)是80年代初由IBM苏黎世实验室的Binnig、Rohrer、Gerber和Weibd发明的.这是一种近几年发展迅速的研究物质表面结构的新技术.1982年Binnig和Rohrer用他们研制的STM进行了第一次成功的实验,1983年又第一次用它看到了Si(7×7)重构表面的原子分     

用扫描隧道显微镜(STM)观察纳米粉体的形貌

将不导电的纳米粉体压成薄片,在薄片的表面溅射上金膜,再经过适当的处理,将薄片固定在样品台上,这样制得样品可用于纳米粉体形貌,由于用于ＳＴＭ观察的样品必须导电这一限制,使得样品表面溅射的金膜厚度对成像有很大影响,此类工作可安排在学生物理实验的小型科研实验课程中。     

长链烷烃和醇在石墨表面吸附的扫描隧道显微镜研究

用扫描隧道显微镜（STM）研究了室温下十八醇（1-C18H37OH）和十四烷（C14H30）在石墨表面的吸附行为.十八醇在石墨表面自组装形成条状结构.实验发现了十八醇分子在石墨表面的两种不同的密排方式，它们形成并列的不同宽度的条状结构.还发现，由于溶剂（正十四烷C14H30）的完全蒸发，留下的十八醇分子在石墨表面吸附的自组装结构与固液界面中十八醇分子在石墨表面的吸附形成的结构在分子方向、表面分子晶体的晶格常数及条状结构宽度等方面有很大的不同.此外，实验中也发现溶剂十四烷在某种情况下也能在石墨表面吸附形成可供STM观察的有较长时间稳定性的条状周期结构.实验观察到的十四烷在石墨表面形成的晶体结构与固液界面中观察到的有序结构的晶体结构常数和分子排列方向也是不同的.根据STM图像，提出了十八醇和十四烷在石墨表面吸附的结构模型. 关键词： 十四烷 十八醇 石墨 扫描隧道显微镜     

二维磁结构的扫描隧道显微术研究

文章介绍了近年来利用扫描隧道显微术（STM）对表面和薄膜磁结构的研究进展。二维或表面磁结构可以通过在非磁性单晶上外延磁性单原子层薄膜形成，也可以在清洁的磁性单晶表面形成。利用磁性的STM针尖可以观测到原子分辨的表面磁结构。这将增进人们从纳米尺度对磁性的理解，并推动磁电子学的发展。     

FOURIER ANALYSIS OF TEMPORAL AND SPATIAL OSCILLATIONS OF TUNNELING CURRENT IN SCANNING TUNNELING MICROSCOPY

Partially oxidized Si(111) surfaces and surfaces of highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) were studied by two different ultrahigh vacuum scanning tunneling microscope (UHV-STM) systems and by an STM system working under ambient conditions, respectively. The STM current images of partially oxidized Si(111) surfaces and HOPG surfaces were analyzed by one/two-dimensional fast Fourier transformation (1D-FFT/2D-FFT). The phenomenon of temporal oscillations of tunneling current on the partially oxidized Si(111) surfaces was detected with both UHV-STM systems. Temporal as well as spatial oscillations of tunneling current appeared in highly resolved STM current images of the Si(111) surfaces simultaneously, but both kinds of oscillations could be discriminated according to their different influence on the 2D-FFT spectra of the current images, while varying the scanning range and rate. On clean HOPG surfaces only spatial oscillations of tunneling current induced by the surface structure were observed.     

自旋极化扫描隧道显微术

自旋极化扫描隧道显微术是一种新兴的表面自旋分辨技术，文章主要介绍了自旋极化的扫描隧道显微镜和扫描隧道谱实现表面自旋分辨的原理以及在各种磁性表面研究中的应用，采用自旋极化技术的扫描隧道显微镜可以测量表面磁结构，其空间分辨可以达到原子尺度，分辨率超过其他磁显微技术，而自旋极化扫描隧道谱不但可以分辨空间精细磁畴结构，而且能研究表面态的交换劈裂，文章作者还进一步提出了利用自旋极化扫描隧道显微镜实现自旋注入的设想。     

自旋极化扫描隧道显微术

介绍一种新近发展起来的用于磁性表面磁成像技术－自旋极化扫描隧道显微术。该技术结合了扫描隧道显微术的原子分辨和其他磁成技术中的自旋灵敏的特点，成为人们深入开展纳米磁性领域研究的强有力工具。     

Si_3N_4/Si表面Si生长过程的扫描隧道显微镜研究

利用原位扫描隧道显微镜和低能电子衍射分析了Si的纳米颗粒在Si3N4 /Si(111)和Si3N4 /Si(10 0 )表面生长过程的结构演变 .在生长早期T为 35 0— 10 75K范围内 ,Si在两种衬底表面上都形成高密度的三维纳米团簇 ,这些团簇的大小均在几个纳米范围内 ,并且在高温退火时保持相当稳定的形状而不相互融合 .当生长继续时 ,Si的晶体小面开始显现 .在晶态的Si3N4 (0 0 0 1) /Si(111)表面 ,Si的 (111)小面生长比其他方向优先 ,生长方向与衬底Si(111)方向一致 .最后在大范围内形成以 (111)为主的晶面 .相反 ,在非晶的Si3N4 表面 ,即Si3N4 /Si(10 0 ) ,Si晶体的生长呈现完全随机的方向性 ,低指数面如 (111)和 (10 0 )面共存 ,但它们并不占据主导地位 ,大部分暴露的小面是高指数面如 (113)面 .对表面生长过程进行了探讨并给出了合理的物理解释     

ULTRAHIGH DATA DENSITY STORAGE WITH SCANNING TUNNELING MICROSCOPY

Ultrahigh density data storage devices made by scanning probe techniques based on various recording media and their corresponding recording mechanisms, have attracted much attention recently, since they ensure a high data density in a non-volatile, erasable form in some kinds of ways. It is of particular interest to employ organic polymers with novel functional properties within a single molecule (or a single molecular complex) for fabricating electronic devices on a single molecular scale. Here, it is reported that a new process for ultrahigh density and erasable data storage, namely, molecular bistability on an organic charge transfer complex of 3-nitrobenzal malononitrile and 1,4-phenylenediamine (NBMN-pDA) switched by a scanning tunneling microscope (STM). Data density exceeds 10¹³ bits/cm² with a writing time per bit of ～1μs. Current-voltage (I/V) measurements before and after the voltage pulse from the STM tip, together with optical absorption spectroscopy and macroscopic four-probe I/V measurements demonstrate that the writing mechanism is conductance transition in the organic complex. This mechanism offers an attractive combination of ultrahigh data density coupled with high speed. The ultimate bit density achievable appears to be limited only by the size of the organic complex, which is less than 1nm in our case, corresponding to 10¹⁴ bits/cm². We believe that provided the lifetime can be improved, molecular bistability may represent a practical route for ultrahigh density data storage devices.     

Si3N4/Si表面Si生长过程的扫描隧道显微镜研究

利用原位扫描隧道显微镜和低能电子衍射分析了Si的纳米颗粒在Si₃N₄/Si(111)和Si₃N₄/Si(100)表面生长过程的结构演变.在生长早期T为350—1075K范围内,Si在两种衬底表面上都形成高密度的三维纳米团簇,这些团簇的大小均在几个纳米范围内,并且在高温退火时保持相当稳定的形状而不相互融合.当生长继续时,Si的晶体小面开始显现.在晶态的Si₃N₄(0001)/S 关键词： 氮化硅 扫描隧道显微镜 纳米颗粒     

C60分子在GaAs(001)表面的外延生长的扫描隧道显微镜研究

利用扫描隧道显微镜（STM）系统地研究了C₆₀薄膜在GaAs（001）表面的异质外延生长．在GaAs（001）2×4-β相表面，观察到C₆₀薄膜以非密排面进行生长，并在生长中有结构相变产生．实验数据表明，薄膜下层面心立方（fcc）的晶格常数比C₆₀晶体的晶格常数要大13%；而薄膜的表层结构则展示了非理想的六角密堆（hcp）结构，其表面为hcp（1100）面，生长过程是非理想的层状生长模式．在GaAs（001）-c（4×4）衬底上，C₆₀薄膜的表面仍然是fcc（111）面，其结构参数与C₆₀晶体一致，但C₆₀薄膜采用了三维模式进行生长 关键词：     

新型冲击式微位移机构在扫描隧道显微镜中的应用

冲击式微位移机构是利用压电陶瓷的冲击力使目标产生步进式微位移的一种微动机构,其特点是最小位移可达几纳米,具有实用的运动速度,运动范围不受限制,而且步距可从几纳米到几微米连续可调,使其可能在微米/纳米技术中得到广泛应用.本文提出一种由一对压电陶瓷驱动的新型冲击式微位移机构,介绍了该机构的工作原理,给出了它在扫描隧道显微镜中用于样品定位和成象的应用实例.