简单紧凑高刚性扫描隧道显微镜的研制

本文展示了一台自主研制的扫描隧道显微镜,它的主要特色是利用了一个内壁抛光的蓝宝石导向管作为扫描头的导轨,从而形成了较短的探针到样品的机械回路. 该导向管里面是一个被弹簧片夹持的方形滑杆,而压电扫描头安装在该滑杆上使得扫描隧道显微镜本身结构比较简单、紧凑、刚性. 同时蓝宝石良好的热导率又有利于提高显微镜的热稳定性. 为了证明该扫描隧道显微镜的性能,本文给出了高质量的石墨原子分辨率图像.     

铜箔上生长的六角氮化硼薄膜的扫描隧道显微镜研究

利用扫描隧道显微镜研究了采用化学气相沉积法在铜箔表面生长出的高质量的六角氮化硼薄膜. 大范围的扫描隧道显微镜图像显示出该薄膜具有原子级平整的表面, 而扫描隧道谱则显示, 扫描隧道显微镜图像反映出的是该薄膜样品的隧穿势垒空间分布. 极低偏压的扫描隧道显微镜图像呈现了氮化硼薄膜表面的六角蜂窝周期性原子排列, 而高偏压的扫描隧道显微镜图像则呈现出无序和有序排列区域共存的电子调制图案. 该调制图案并非源于氮化硼薄膜和铜箔衬底的面内晶格失配, 而极有可能来源于两者界面处的氢、硼和/或氮原子在铜箔表面的吸附所导致的隧穿势垒的局域空间分布.     

铁基超导体的扫描隧道显微镜研究进展

铁基高温超导体自2008年发现以来,对其超导电性的研究一直是一个热门的课题.扫描隧道显微镜能够在原子尺度进行表面形貌和隧道谱测量,从微观角度研究电子态密度的信息,是研究超导的重要谱学手段.近年来,在铁基超导电性方面,扫描隧道显微镜实验已经积累了一些有价值的结果,本文进行了总结介绍.铁基超导体是多带多超导能隙的超导体,不同材料的费米面结构有很大的变化.扫描隧道显微镜证明,同时有电子和空穴费米面最佳掺杂的铁基样品超导能隙结构是无节点并带有能隙符号变化的s^±波.而进一步的实验发现在没有空穴费米面的FeSe基超导体中也存在能隙符号的相反,对统一铁基超导体的配对对称性提供了重要实验证据.此外,扫描隧道显微镜在研究铁基超导体的电子向列相、浅能带特性、可能的拓扑特性方面,提供了重要的实验数据.本文对上述相关内容进行了总结,并做了相应分析和讨论.     

计算机控制的扫描隧道显微镜

本文介绍了我们研制的计算机控制的扫描隧道显微镜．该仪器由扫描隧道显微镜主体、电子控制机箱和计算机控制系统组成．文中着重介绍了仪器主体和电子反馈线路的设计思想及作为三维扫描控制器件的压电陶瓷管的使用方式，讨论了一些关键技术问题．     

SSX—1型实用扫描隧道显微镜

本文综述了能够直接观察到单个原子的场离子显微镜、透射电子显微镜、扫描隧道显微镜，报告了ＳＳＸ－１ 型实用扫描隧道显微镜主要特点与改进之处，和开展扫描隧道显微学研究所取得一些结果．     

采用光纤技术实现拉曼光谱和扫描隧道显微镜实时联用测试

设计并制作了与扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）探头和拉曼光谱仪相适配的光纤探测装置，该装置采用配有不很短焦距的自聚焦透镜以获得较大的相对孔径，并使用多束光纤以充分利用扫描隧道显微镜探针周围有限空间，提高了拉曼散射光的收集效率，获得具有较高信噪比的拉曼谱图，在该装置的基础上进一步建立拉曼－扫描隧道显微镜联用系统，初步实验表明该联用系统用于实时研究固／气和固／液界面体系是可行的，即利用扫描隧道显微镜可获得固体     

解读量子围栏

 现行《高中物理(必修加选修)》第三册(人民教育出版社,2003年6月第1版)第40页第二十一章《量子论初步》的章首图片(如图1所示)是利用扫描隧道显微镜(STM)拍摄的“量子围栏(quantumcorral)”照片。本文就先来介绍扫描隧道显微镜的诞生过程和工作原理,进而解读“量子围栏”。一、扫描隧道显微镜的诞生过程自有人类文明以来,人们就一直为探索微观世界的奥秘而不懈努力。1674年,荷兰人列文虎克(A.Van.Leeuwenhoek)发明了世界上第一台显微镜,首次观察到血红细胞,从而开始了利用仪器研究微观世界的新纪元,开阔了人类的观察视野,但是由于受到光波波长的限制.     

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。     

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     

扫描隧道显微镜纳米云纹法的实验研究

提出了应用扫描隧道显微镜(STM)纳米云纹法测量面内位移的原理。测量中,把扫描隧道显微镜的探针扫描线作为参考栅,把物质原子晶格栅结构作为试件栅,对这两组栅线干涉形成的云纹进行了纳米级变形测量。对扫描隧道显微镜纳米云纹的形成原理及测量方法进行了详尽的讨论,并运用该方法对高定向裂解石墨(HOPG)的纳米级变形虚应变进行了测量研究,得到了随扫描范围变化的虚应变场,并与理论值进行了比较。     

STM在微加工中的应用

 由王大文博士、白春礼研究员所撰写的这篇文章,学部委员朱洪元先生的评语是:“本文介绍了扫描隧道显微镜(STM)在微细加工中的应用,内容充实,表达清晰,是介绍最近几年才开始发展起来的这一领域的一篇很好的文章,可以在本刊发表.”王大文,女,1962年12月出生,1990年获清华大学工学博士学位.曾经从事分子束外延(MBE)及金属/半导体界面方面的基础研究工作,现在中国科学院化学研究所从事扫描隧道显微学及材料表面结构方面的研究工作.已在国内外学术刊物上发表论文十余篇.白春礼,男,1953年9月26日出生.中国科学院化学研究所研究员,扫描隧道显微学研究室主任.1985年获博士学位,1985-1987年在美国加州理工学院做博士后研究,主要从事扫描隧道显微术和扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)的工作.从事的研究领域有扫描隧道显微学、X射线晶体学、分子力学和结构化学.主持研制的扫描隧道显微镜获1990年国家科技进步二等奖,主持研制的原子力显微镜获中科院科技进步一等奖.另外作为负责人或主要参加者的项目获三项中科院科技进步二等奖,并获中国科协青年科技奖、中科院青年科学家奖、中国化学会青年化学奖,有突出贡献的博士学位获得者和全国先进工作者称号.在国内外学术刊物上共发表文章60余篇.     

电子显微镜的发展以及在出土纺织品检测上的应用

本文论述了电子显微镜的发展现状，介绍了目前最先进的几种电子显微镜，如扫描隧道显微镜、原子力显微镜、扫描探针显微镜的结构、原理以及在现代科学研究中的应用情况，对电子显微镜在出土古代纺织材料检测中的应用进行了探讨．     

一种外延生长高质量GaN薄膜的新方法

采用化学方法腐蚀c-面蓝宝石衬底，以形成一定的图案；利用LP-MOCVD在经过表面处理的蓝宝石衬底上以及常规c-面蓝宝石衬底上外延生长GaN薄膜.采用高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)、三维视频光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)进行分析，结果表明，在经过表面处理形成一定图案的蓝宝石衬底上外延生长的GaN薄膜明显优于在常规蓝宝石衬底上外延生长的GaN薄膜，其(0002)面上的XRD FWHM为208.80弧秒，(1012)面上的为320.76弧秒.同时，此方法也克服了传统 关键词： 表面处理 MOCVD 横向外延生长 GaN薄膜     

扫描隧道显微镜

本文阐述扫描隧道显微镜的物理原理、成象原理和应用。     

纳米尺度的四轮驱动车

最近,来自荷兰的Kudernac等在Nature周刊上撰文,报道了他们在设计构建分子四轮驱动车（以下简称分子车）方面所取得的突破性进展.分子车是一个超大分子组合,它以原子淀积的方式构建在扫描隧道显微镜的平台表面上.驱动能量由显微镜的扫描探针针尖提供,即向分子车输送一个个的高能量的电子.     

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     

qPlus型原子力显微镜技术

扫描探针显微镜主要包括扫描隧道显微镜和原子力显微镜,其利用尖锐的针尖逐点扫描样品,可在原子和分子尺度上获取表面的形貌和丰富的物性,改变了人们对物质的研究范式和基础认知。近年来,qPlus型高品质因子力传感器的出现将扫描探针显微镜的分辨率和灵敏度推向了一个新的水平,为化学结构、电荷态、电子态、自旋态等多自由度的精密探测和操控提供了前所未有的机会。文章首先简要介绍原子力显微镜的发展历史和基本工作原理,然后重点描述qPlus型原子力显微镜技术的优势及其在单原子、单分子和低维材料体系中的应用,最后展望该技术的未来发展趋势和潜在应用。     

扫描隧道显微镜对不同样品测试条件的分析

概述了扫描隧道显微镜（STM）的应用,讨论了扫描隧道显微镜（STM）对不同样品测试的条件,这对STM图象的分析有着重要的作用。     

扫描隧道效应显微镜的发展

自1981年发展起来的扫描隧道效应显微镜是一种能分辨物质表面原子尺度上的结构的新仪器.下而我们从实验的角度来说明它的基本原理、技术发展和应用. 基本原理扫描隧道效应显微镜是在表面科学发展的需要下发展起来的.1978年,罗勒(H.Rohrer)在法兰克福为苏黎世的国际商用机器公司草拟开展表面科学研究的计划.当时,宾尼     

热辅助磁盘探针存储的研究

描述了一种热辅助磁盘存储技术，该技术可应用于未来的高密度磁盘存储.记录介质是一种CoNi/Pt多层膜，它可用作垂直模式的磁记录介质.使用扫描隧道显微镜(STM)产生的隧道电流作为热源对磁膜进行局部加热.隧道电流随着加在STM针尖与磁膜之间的脉冲电压幅值的增大而增大.实验结果显示了圆形记录点在磁膜上生成，记录点尺寸与电压值相关，阈值电压为4V左右.当电压高于阈值时，记录点尺寸随着电压的增大而增大,平均尺寸为170nm；当电压低于阈值时，未发现记录点.一个简单的模型解释了以上实验现象. 关键词： 扫描隧道显微镜 热辅助磁盘存储技术 高密度磁盘存储