扫描隧道显微镜分辨能力的研究：对Si(111)-(7×7)表面的观察

用超高真空扫描隧道显微镜首次同时清晰地分辨出Si(111)-(7×7) 表面每个元胞中的12个顶戴原子和6个静止原子,这6个静止原子的亮度与无层错半元胞内中心顶戴原子的亮度基本相同. 第一性原理计算图像和STM实验结果完全符合,针尖的尺度小于7时,可以完全同时分辨出Si(111)-(7×7)表面的静止原子.     

Si(111)-(7×7)衬底上合成有序的IV族金属铅团簇阵列

文章作者在Si(111)(7×7)衬底上合成出位于同一主族的Pb的全同纳米团簇有序阵列.有趣的是,当衬底温度相对于最佳的生长温度范围发生微小的偏离时,Pb纳米团簇很容易转变为其他结构的团簇.结合实验结果和第一性原理总能量计算,文章作者揭示了几种Pb团簇的原子结构.这些结构都是以表面Pb和Si原子互换导致的混合模型为中心的衍生结构.Pb/Si(111)体系的这种边缘性质为研究表面幻数团簇的合成、分解等动力学过程提供了重要信息.     

Ge在Si(111)7×7表面的选择性吸附

利用超高真空扫描隧道显微镜研究了室温条件下Ge在Si(111)7×7表面上初期吸附过程.在Ge所形成团簇中存在一个临界核.这些Ge团簇的吸附中心总是在三个增原子所围成的区域中.它们的电子结构具有类似半导体的性质,即其局域态密度在远离费米面的能级处很大,而在费米面附近的能级处非常小. 关键词： 扫描隧道显微镜 Si(111)7×7表面 Ge团簇     

在Si(111)-(7×7)表面自组织生长二维Ge团簇超晶格

利用超高真空扫描隧道显微镜研究了室温条件下亚单层Ge在Si(111)-(7×7)表面上的自组织生长.通过控制Ge的沉积量,在Si(111)-(7×7)表面上自组织生长成一种具有六重对称性的二维Ge团簇超晶格.构成超晶格的Ge团簇均位于(7×7)亚单胞的位置上,而且它们的形状和大小基本保持一致.文中对这种自组织结构的形成机理进行了讨论.     

在Si(111)-(7×7)表面自组织生长二维Ge团簇超晶格

利用超高真空扫描隧道显微镜研究了室温条件下亚单层Ge在Si(111)(7×7)表面上的自组织生长.通过控制Ge的沉积量,在Si(111)(7×7)表面上自组织生长成一种具有六重对称性的二维Ge团簇超晶格.构成超晶格的Ge团簇均位于(7×7)亚单胞的位置上,而且它们的形状和大小基本保持一致.文中对这种自组织结构的形成机理进行了讨论     

超高真空原子尺度Aux/Si(111)-(7×7)表面吸附的电荷分布测量

原子尺度表面吸附Au原子的物理化学性质对研究纳米器件的制备以及表面催化等起着非常重要的作用.利用调频开尔文探针力显微镜研究了室温下Au在Si(111)-(7×7)表面吸附的电荷分布的特性.首先,利用自制超高真空开尔文探针力显微镜成功得到了原子尺度Au在Si(111)-(7×7)不同吸附位的表面形貌与局域接触电势差(LCPD);其次,通过原子间力谱与电势差分析了Au/Si(111)-(7×7)特定原子位置的原子特性,实现了原子识别;并通过结合差分电荷密度计算解释了Au/Si(111)-(7×7)表面间电荷转移与Au的吸附特性.结果显示,Au原子吸附有单原子和团簇形式.其中,Au团簇以6个原子为一组呈六边形结构吸附于Si(111)-(7×7)的层错半单胞内的3个中心原子位;单个Au原子吸附于非层错半单胞的中心顶戴原子位;同时通过电势差测量得知单个Au原子和Au团簇失去电子呈正电特性.表面差分电荷密度结果显示金在吸附过程中发生电荷转移,失去部分电荷,使得吸附原子位置上的功函数局部减少.在短程力、局域接触势能差和差分电荷密度发生变化的距离范围内,获得了理论和实验之间的合理一致性.     

C60分子在Si（111）-7×7表面分子束外延生长的STM研究

在超高真空中采用分子束外延(molecular beam epitaxial)技术进行C₆₀分子在硅（111）-7×7表面的生长,并利用扫描隧道显微镜进行原位研究.室温下,相对于无层错半胞（unfaulted half unit cell）,C₆₀更易于吸附在有层错半胞（faulted half unit cell）.表面台阶处的电子悬挂键密度最高,通过控制温度和时间进行退火处理后,C₆₀分子会向着台阶的方向扩散并聚集.测量分子在不同吸附位 关键词： 60分子')" href="#">C₆₀分子 分子束外延 Si(111)-7×7 超高真空扫描隧道显微镜     

钴原子及其团簇在Rh(111)和Pd(111)表面的扫描隧道显微学研究

利用扫描隧道显微镜和扫描隧道谱(STM/STS)及单原子操纵,系统研究了单个钴原子(Co) 及其团簇在Rh (111)和Pd (111)两种表面的吸附和自旋电子输运性质. 发现单个Co原子在Rh (111)上有两种不同的稳定吸附位,分别对应于hcp和fcc空位, 他们的高度明显不同,在针尖的操纵下单个Co原子可以在两种吸附位之间相互转化. 在这两种吸附位的单个Co原子的STS谱的费米面附近都存在很显著的峰形结构, 经分析认为Rh (111)表面单个Co原子处于混价区,因此这一峰结构是d轨道共振 和近藤共振共同作用的结果.对于Rh (111)表面上的Co原子二聚体和三聚体, 其费米面附近没有观测到显著的峰,这可能是由于原子间磁交换相互作用 和原子间轨道杂化引起的体系态密度改变所共同导致.与Rh (111)表面不同, 在Pd (111)表面吸附的单个Co原子则表现出均一的高度.并且对于Pd (111)表面所有 单个Co原子及其二聚体和三聚体,在其STS谱的费米面附近均未探测到显著的电子结构, 表明Co原子吸附于Pd (111)表面具有与Rh (111)表面上不同的原子-衬底相互作用与自旋电子输运性质.     

室温超高真空环境原子尺度Au/Si(111)-(7×7)不定域吸附的局域接触势能差测量技术

利用自制超高真空非接触调频开尔文探针力显微镜系统地研究了Au/Si(111)-(7×7)的结构和局域接触势能差.?虽然扫描隧道显微镜已被广泛应用于原子尺度金属吸附半导体表面的研究,?但仅局限在观测金属和半导体表面.?开尔文探针力显微镜允许在原子尺度利用局域接触势能差直接测量各类平整表面不同位置的电荷,?而成为更方便、更...     

Na原子在Si(111)-(7×7)表面的吸附:从二维原子气到纳米团簇阵列

作者利用扫描隧道显微镜 (STM)详细研究了室温下Na原子在Si(111) (7× 7)表面的吸附 .对STM图像及功函数变化的分析表明 ,当Na原子覆盖度小于临界覆盖度 (0 .0 8ML)时 ,Na原子具有类气态的性质并可以在一个吸附能阱中快速移动 .从STM图像可看出这种移动导致的对比度调制 .在临界覆盖度以上 ,Na原子自组装形成团簇阵列 .第一原理模拟计算的结果与作者的实验结论很好吻合 .     

在Si（111）—（7×7）表面自组织生长二维Ge团簇超晶格

利用超高真空扫描隧道显微镜研究了室温条件下亚单层Ge在Si(111)-(7×7)表面上的自组织生长.通过控制Ge的沉积量,在Si(111)-(7×7)表面上自组织生长成一种具有六重对称性的二维Ge团簇超晶格.构成超晶格的Ge团簇均位于(7×7)亚单胞的位置上,而且它们的形状和大小基本保持一致.文中对这种自组织结构的形成机理进行了讨论.     

First-principles Study of Geometric and Electronic Structures of Si(111)-√7×√3-In Surface Reconstruction

为了确定Si(111)-√7×√3-In表面的结构以及理解其电子性质,构建了六角型和矩形型的六种模型,并进行了第一性原理计算．通过模拟这些模型的扫描隧道显微镜图像,计算了功函数,并和实验结果进行了比较．发现hex-H3'模型和rect-T1模型分别为实验中的六角型和矩形型结构．同时还讨论了In覆盖度在1.0单层附近时In/Si(111)表面结构的演化机制．认为4×1相和√7×√3相具有两种不同的演化机制,和实验结果一致     

Sr/Si(100)表面TiSi2纳米岛的扫描隧道显微镜研究

为了解半导体衬底与氧化物之间存在的相互作用,以及量子尺寸效应对不同再构体的影响,制备了1—2个原子层厚的TiSi₂/Si(100)纳米岛,并使用扫描隧道显微镜(STM)表征手段详细地研究了TiSi₂ /Si(100)纳米岛的电子和几何特性. 结果发现:这些纳米岛表面显示出明显的金属性;其空态STM图像具有典型的偏压依赖性:在高偏压下STM 图像由三聚物形成的单胞构成,并在低偏压下STM 图像显示为密堆积的图案,这些不同的图案反映出不同能量位的态密度有明显差异. 关键词： 2纳米岛')" href="#">TiSi₂纳米岛 Sr/Si(100)表面 扫描隧道显微镜     

Ag(111)和Au(111)上铋的初始生长行为

半金属铋(Bi)的表面合金具有的Rashba效应,和其具体结构性质有重要关联.本文结合扫描隧道显微镜(STM)和密度泛函理论(DFT),系统地研究了Bi原子在Ag(111)和Au(111)上的不同初始生长行为.在室温Ag(111)上,连续的Ag2Bi合金薄膜会优先在Ag台阶边缘形成;在570 K Ag(111)上,随着...     

Formation and local electronic structure of Ge clusters on Si（111）-7×7 surfaces

We report the formation and local electronic structure of Ge clusters on the Si(111)-7$\times $7 surface studied by using variable temperature scanning tunnelling microscopy (VT-STM) and low-temperature scanning tunnelling spectroscopy (STS). Atom-resolved STM images reveal that the Ge atoms are prone to forming clusters with 1.0~nm in diameter for coverage up to 0.12~ML. Such Ge clusters preferentially nucleate at the centre of the faulted-half unit cells, leading to the `dark sites' of Si centre adatoms from the surrounding three unfaulted-half unit cells in filled-state images. Bias-dependent STM images show the charge transfer from the neighbouring Si adatoms to Ge clusters. Low-temperature STS of the Ge clusters reveals that there is a band gap on the Ge cluster and the large voltage threshold is about 0.9~V.     

Si(111)-(7×7)表面上Ge量子点的自组织生长

用扫描隧道显微镜研究了Si(111)(7×7)表面上Ge量子点的自组织生长.室温下用固相外延法在硅基底上沉积亚单层的Ge,然后在适当的温度下退火可以聚集形成有序的Ge量子点.由于Ge在Si(111)(7×7)表面选择性的吸附而形成有序的Ge量子点. 关键词： 锗 硅 扫描隧道显微镜 自组织生长     

Si(111)7×7表面孤立C_(60)分子的吸附取向及局域电子态研究

利用低温扫描隧道显微镜对Si(111) 7× 7表面的孤立C60 分子成像 ,结合局域密度泛函方法计算 ,确定了C60 在不同吸附位置的分子取向 .同时进行的扫描隧道谱揭示了C60 吸附后的局域电子态 .     

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。     

Ge/Si(113)-(2×2)表面:自间隙原子引起的结构特征

基于对Ge在Si(113)上外延生长的扫描隧道显微学观察和第一性原理总能量和能带的计算 ,作者确定了Ge/Si(113) (2× 2 )表面的结构 .它是由沿 [1- 10 ]方向的反键增原子列和倾斜五聚体列交替排列而成 .其中五聚体的形成是由于处于亚表面的自间隙原子的作用 .这一发现说明自间隙原子的存在是 (113)取向表面的固有属性     

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