基于扫描隧道显微镜的原子电子云结构

本文简要介绍了扫描隧道显微镜的基本工作原理，展示了一些扫描样品（石墨和铜）的电子云图，在简要介绍量子力学关于原子电子云结构基本理论的基础上，通过理论上的电子云结构与扫描结果的比较，在一定程度上验证了量子力学关于原子电子云结构理论的正确性．     

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。     

扫描隧道显微镜针尖调制的薄膜表面的原子扩散

采用原子尺度的模拟方法,探讨了在零偏压下扫描隧道显微镜(STM)针尖调制的金属表面岛上原子运动及岛边的层间质量输运. 研究结果显示STM的移动对岛上及岛边的原子扩散有重要的影响. 针尖与吸附原子的交互作用及岛和基体中强的形状变化影响了岛上吸附原子的跳跃扩散及岛边的跳下扩散和交换扩散过程. 研究发现,通过调节针尖与基体的垂直距离及针尖与吸附原子的水平距离,可以降低岛上吸附原子的跳跃扩散能垒及岛边的跳下扩散和交换扩散能垒,从而实现薄膜由三维生长模式向二维生长模式的转变. 关键词： 扫描隧道显微镜 原子运动 质量输运     

用扫描隧道显微镜操纵Cu亚表面自间隙原子

在超高真空环境下使用扫描隧道显微镜研究了吸附有双甘氨肽分子的Cu(001)表面.在一定的 偏压条件下，针尖在该表面扫描后会形成纳米尺度的Cu团簇，这些团簇可以根据意愿排列成 字母或图形.团簇的高度同偏压、隧道电流以及时间等条件有密切关系.在室温下可以稳定存 在的团簇为制造纳米器件提供了技术上的可能性.实验结果表明，形成团簇的Cu原子不是来 自Cu衬底表面或是针尖.化学吸附在Cu表面的双甘氨肽分子，受到隧道电场的作用会在Cu表 面形成张应变场，Cu亚表面自间隙原子在张应变场作用下迁移到表面是形成团簇的原因. 关键词： 扫描隧道显微镜 纳米尺度Cu团簇 自间隙原子     

扫描隧道显微镜研究银胶的表面结构和凝聚行为

采用扫描隧道显微镜(STM)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(TEM)的结果进行了比较。结果表明银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(如二聚体或多聚体)的形式存在,另一部分原子则处于松散状态。而且,NaCl的存在明显改变了银胶的凝聚状态,主要表现为NaCl诱导的银胶颗粒发生链状和网状凝聚。     

用扫描隧道显微镜研究肿瘤细胞膜表面的纳米结构

用扫描隧道显微镜技术研究肿瘤细胞膜的超分子结构以及外加纵向电磁场对其超分子结构的作用.结果表明,在扫描隧道显微镜照片中,肿瘤细胞膜表面纳米结构的图象由环形波纹构成.在外加纵向电磁场的作用下,肿瘤细胞膜的表面环形波纹结构消失,出现了一些损伤的痕迹.这可能是在电磁场作用下肿瘤细胞膜表面带电离子的运动受洛仑兹力以及感应电流的综合影响所致.     

发光隧道结表面粗糙度的隧道显微镜研究

本文报道用扫描隧道显微镜(STM)在空气中观测淀积在100nm厚的CaF_2薄膜上的Al-Al_2O_3-Au发光隧道结表面的研究成果.在观测中首次发现结表面呈现出横向相关长度分别为30～70nm和3～5nm的两种粗糙度;横向相关长度小的粗糙度被横向相关长度大的所调制.这种横向相关长度为3～5nm的表面粗糙度的存在与Laks和Mills预期的表面随机粗糙隧道结发光理论值一致.     

扫描隧道显微镜和原子力显微镜

 在微观领域对物质进行观察和研究中,人们发明了各种显微镜。但是光学显微镜由于受到光的波长的限制而无法达到很高的分辨率,Ｘ射线衍射技术则要求观察样品必须是晶体,透射电镜则需要对观察样品进行超薄切片。所有这些要求使人们的观察受到了限制,因此人们开始研制更加先进的显微镜。１９８２年宾尼格、罗雷尔及其同事们成功地研制出世界上第一台扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）,导致了显微领域中的一场革命,并在它的基础上研制出一系列的扫描探针显微镜,如原子力显微镜、磁力显微镜和激光力显微镜等。ＳＴＭ的出现使人类第一次可以实时地观测单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理性质和化学性质。     

镓原子链的结构稳定性和电子结构

使用基于密度泛函理论的第一原理赝势法,研究了Ga-原子链的结构稳定性和电子结构性质.结果表明,Ga原子可以形成线性链,平面之字型以及梯子型等一系列的一维链式结构．其中之字型结构最为稳定,其他结构均为亚稳的．通过第一原理计算的电子结构和JahnTeller 效应,讨论了这些结构的相对稳定性以及各链式结构的电子能带和电荷密度等性质．     

PbTe(001)表面原子几何结构和电子结构的第一性原理计算

用第一性原理的密度泛函理论计算了PbTe（001）表面的几何结构和电子结构.计算结果表明：PbTe（001）表面不发生重构，但表面几层原子表现出明显的振荡弛豫现象，其中第一、第二层间距减小4.5%，第二、第三层间距增加2.0%，并且表面层原子出现褶皱.表面带隙在X 点，带隙变宽，在基本带隙中不引入新的表面态，而导带底和价带顶附近等多处出现新的表 面共振态；弛豫后费米面处态密度很低，所以表面结构很稳定. 关键词： 密度泛函理论 表面几何结构 表面电子结构 PbTe     

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。     

Nb原子链的结构稳定性和电子性质

使用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法，研究了Nb原子链的结构稳定性和电子结构性质.计算表明，Nb原子可以形成线性链，平面之字形，二聚化以及梯子形等一系列的一 维链式结构.结果也显示，其中之字形结构最为稳定，其他结构均为亚稳的.通过第一性原理 计算的电子结构和Jahn-Teller效应，讨论了这些结构的相对稳定性以及各链式结构的电子 能带、态密度和电荷密度等性质. 关键词： Nb原子链 结构稳定性 电子结构 从头计算     

四角晶相HfO2(001)表面原子和电子结构研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论研究了四角晶相二氧化铪(t-HfO2)体相及其(001)表面的原子几何与电子结构.理论计算结果表明,t-HfO2(001)表面不会产生重构现象.与体相电子结构相比, t-HfO2(001)表面态密度明显高于体相态密度.其次,表面原子的态密度更靠近费米能级(EF),价带往低能量处移动,并有表面态产生.计算结果表明了t-HfO2表面禁带宽度明显低于体相的禁带宽度. t-HfO2(001)的表面态产生以及表面禁带宽度减小是由于Hf原子与O原子的配位数减少,表面原子周围的环境发生变化而引起的.     

石墨单晶表面原子的扫描隧道显微象

扫描隧道显微镜(STM)是近几年发展起来的一种直接观察物质表面微观结构的仪器.利用量子隧道效应,将极细的金属针尖接近样品表面扫描,从而获得样品表面的三维图象,可以反映表面原子排列和原子形态.图1是我们设计制造的扫描隧道显微镜原理图.采用压电陶瓷管P作为x,y和z方向的三维扫描器件.管表面等分为相邻90°的四个电极,针尖T固定在其中的一个电极上.尖端曲率半径为100nm左右的金属针尖,可用化学腐蚀法制备.两对电极上施加扫描电压时,针尖便在垂直于管轴z的x-y方向扫描,而z方向的高低变化则由加在内管壁上的电     

离化态原子的电子结构

本文利用相对论性Dirac-Slater自洽场方法,系统地分析了原子序数小于等于95的所有中性原子和离化态原子的基态电子结构,并讨论了电子组态间存在的竞争,以及轨道屏蔽系数的平滑性和“准”可加性。本文结果将是进一步系统精确地探讨原子和离子电子结构的基础,同时根据本文结果,能方便地建立有关的原子物理数据库,可满足应用方面的需要。 关键词：     

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     

扫描隧道显微镜

近几年来,利用在真空中金属表面隧道效应的原理来设计的扫描隧道显微镜（ＳｃａｎｎｉｎｇＴｕｎｎｅｌｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ,缩写为ＳＴＭ）,它真实、直观,且具有０．１ｎｍ量级的超高分辨率．由于它的分辨率低于元素晶体的晶格常数（一般＜１ｎｍ）,因此它是研究固体表面原子结构的理想实验手段之一．１９８３年用它首次在实时空间内观察到Ｓｉ（１１１）表面７×７的大元胞［１］,在科学界引起强烈的反响．ＳＴ?...     

扫描隧道显微镜

 １９８２年,Ｂｉｎｎｉｎｇ和Ｒｏｈｒｅｒ研制成世界上第一台扫描隧道显微镜ＳＴＭ（ＳｃａｎｎｉｎｇＴｕｎｅｌｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）,是目前唯一具有原子级分辨率的实空间成像技术,当这两位科学家用ＳＴＭ观察到高序石墨表面原子的图像时,人们对微观世界的认识一下子从幻想和抽象的分析飞跃到对原子的直接观察和操纵．ＳＴＭ和其它的传统显微镜相比,光学显微镜、扫描电子显微镜的分辨率不够,而高分辨的透射电子显微镜虽然能够达到较高的分辨率,可它的制样异常麻烦,破坏了样品,而且在测量过程中离不开真空环境．ＳＴＭ因其可直接观察物体表面原子结构而不会对样品表面造成任何损伤.