光子扫描隧道显微镜的光电成像系统研究

本文论述了光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）的显微成像机理、成像规律，针对具体的物理模型进行数值模拟计算，并得到了与实际探测相一致的场分布规律。采用自行研制的光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）的显微实验系统对多种样品进行了表面显微成像研究，获得了关于样品表面三维立体图像信息，通过多种图像处理手段对原始图像进行后期处理，得到了更具视觉效果、更为逼真的样品表面图像。     

激光扫描成像的纳米分辨技术

阐述一种新型激光近场扫成像系统──光子扫描隧道显微镜的实验成像显示技术。利用本系统对多种光学表面、聚合物、生物病毒等透光样品进行三维显微成像分析，获得了样品表面结构的纳米级空间化辨。     

光子扫描隧道显微镜的进展

介绍我国第一台光子扫描隧道显微镜的研制情况，论述图像分解光子扫描隧道显微镜的原理和光子扫描隧显微的光存储技术的初步设想。     

光子扫描隧道显微镜球形样品二维近场强度分析

采用时域有限差分方法计算全内反射和光子扫描隧道显微镜系统。光子扫描隧道显微镜的基本工作原理是隐失波的产生和探测，当入射光在两种介质的分界面上发生全内反射，并在界面处产生非辐射的电磁波——隐失波时，采取对两界面入射光进行分别设置的方法即“三波法”设置入射激励元。分别计算一个球和两个球形样品的近场分布，并计算散射小球为探针，一个球为样品的扫描图像。结果表明：采用二维时域有限差分方法计算能较直观地显示样品表面的近场分布。表明时域有限差分方法在光子扫描隧道显微镜理论研究中具有很大潜力。     

光子扫描隧道显微镜光场模拟与分析

采用“分割光束”的方法模拟计算了光子扫描隧道显微镜样品表面近场光强。用平面波对一维结构光盘进行的初步计算结果表明其表面近场光强分布相当复杂，一般情况下近场光强分布并不能真实地描述表面结构，近场光强受到表面结构很强的调制，当针尖与样品间距增大时，光强分布上会迭加上一些微小的波动。光强分布和样品表面结构之间会产生位移，这可能影响利用扫描近场光学显微进行纳加工和定位，将数值计算结果与他人的实验结果进行了     

原子力与光子扫描隧道组合显微镜

介绍了超高分辨光于扫描隧遭显微镜（PSTM）的计冗历程,为解决第一代（单光束照明）光千扫捕隧逼显傲镜中存在人为假象和样品光学图像与形貌图像难于分离两个难题,用“对称双光束照明方法消假象,用原子力与光子扫描隧道组合显微镜（AF／PSTM）图像分解方法分离样品光学透过率、折射率与形貌图像。研制成功新一代原子力与光子扫描隧道组合显微镜（AF／PSTM）样机。该样机在一次扫描中已获得两幅原子力显微镜图像（形貌与相位）和两幅光学图像（透过率和折射率）,有效地减少了假象,分解了样品光学折射率、透过率与形貌图像。     

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.     

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。     

扫描隧道显微术最新进展与原子搬迁

自从扫描隧道显微镜问世以来，已陆续发展了一系列新型扫描探针显微仪器，如原子力显微镜、磁力显微镜、摩擦力显微镜等等，这些显微仪器不仅能以极高分辨率研究样品表面的形貌和物理化学性质，而且最近几年还被成功地用于操纵单个的原子和分子，文章着重介绍了ＳＴＭ在这方面的进展情况。     

热拉伸和化学腐蚀相结合制备弯曲光纤探针

提出了原子力/光子扫描隧道显微镜(AF/PSTM)系统的关键部分——双功能弯曲光纤探针的制作方法.采用热拉伸与动态、静态两步化学腐蚀相结合的方法制作出AF/PSTM弯曲光纤探针，弯曲角度约为150°，尖端曲率半径优于100nm，锥角范围为60°—90°.将这种双功能弯曲光纤探针应用在新研制的AF/PSTM系统上，同时获得了样品的光学与形貌图像，实现了图像分解. 关键词： 原子力/光子扫描隧道显微镜 光纤探针 热拉伸 化学腐蚀     

扫描显微探针

 随着１９８２年世界上第一台原子分辨的隧道扫描显微镜（ＳＴＭ）问世,掀起了对物质表面微结构研究的热潮,而且蔓延到表面化学以及生物大分子等领域．同时对ＳＴＭ原理及检测技术的推广,促使了原子力显微镜（ＡＦＭ）、近场光学显微镜（ＳＮＯＭ）的发明．现在,以ＳＴＭ、ＡＦＭ、ＳＮＯＭ为代表的高分辨显微镜已经形成了一类新的显微成像技术──扫描探针显微术（ＳＰＭ）．ＳＰＭ最显著的特点就是采用一个极微小的探针（针尖一般在纳米尺度）,在样品表面极小的距离内移动,同时获得样品表面信息．当这极小的探针与样品表面的相互作用强烈依赖于极小的距离（大约是指数关系）,仪器的稳定性则是获得理想图像的关键.     

光子扫描隧道显微镜的探测场

通过修改光子扫描隧道显微镜探测场的计算模型，推导出比较符合实际的探测场及透射系数的计算公式，并利用这一新计算公式在微机上进行了模拟计算，得到了一些过去未曾发现的现象，对光子扫描隧道显微镜的实际探测具有一定的指导意义。     

扫描探针显微学在材料表面纳米级结构研究中的新进展

应用扫描探针显微技术（ＳＰＭ）「包括扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）、原子力显微镜（ＡＦＭ）、磁力显微镜（ＭＦＭ）等」,比较系统地研究了一些无机、有机和生物材料的表面精细结构;在极高分辨率的水平上,解释了如Ｃ６０Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ膜、有机磁性薄膜的样品制备、形成条件的关系;研究并揭示了碱金属与半志体表面吸附相互作用,红细胞表面结构等;拓宽了扫描探针显微技术的范围,在实验方法和研究成果上具有     

石墨原子STM图像的形变分析

在原子水平上,表面上的原子并不是具有明确边界的硬球.当扫描隧道显微镜的图像对应于表面原子形貌时,实际上是测量表面的态密度.因此要结合原子态而不仅仅从晶体结构出发解释得到的图像.由于噪声、温度漂移等干扰是不可避免的,在室温下获得的样品表面原子级图像经常会有形变.初步解释了漂移的来源,采用估算法对图像进行了修正,通过适当扩大扫描范围降低了温漂的影响.     

局域功函数图像及其在Cu(111)-Au/Pd表面的应用

用扫描隧道显微镜（STM）对Cu(111)-Au和Cu(111)-Pd表面的局域功函数进行了研究.通过 测量隧道电流对针尖样品间距的响应，得到了与STM形貌图一一对应的表面局域功函数图像. 实验发现，Au/Pd覆盖层和Cu衬底间的功函数有明显的不同.Pd薄膜的功函数甚至超过了其体 本征值，且功函数在台阶处变小.用偶极子的形成解释了台阶处功函数的降低.这一工作表明 ，用测量局域功函数的方法容易区分表面上不同的元素，并具有纳米尺度的空间分辨率. 关键词： 扫描隧道显微镜 局域功函数 台阶     

利用扫描隧道显微镜在溶液中直接观测过渡族金属硫属化合物（英文）

本文利用自制的溶液扫描隧道显微镜在溶液环境下直接观测到TiSe2、MoTe_2和TaS_2样品的原子分辨率图像.通过将单晶样品在溶液中直接解理,可以保护解理过的新鲜样品表面在几个小时内不会被严重污染.利用自行搭建的溶液扫描隧道显微镜,首先观察到了TiSe2活泼样品的原子分辨率图像,并观察到了TiSe2表面所特有的点缺陷和三角形缺陷结构.此外,还观察到了MoTe2的原子分辨率超结构和TaS2表面的电荷密度波结构.结果表明:在室温、溶液环境下能更高效的研究过渡族金属硫属化合物等活泼样品的表面电子态结构,同样适用于溶液环境下的电催化和电化学研究.     

用扫描探针显微镜观察磁性材料

扫描隧道显微镜(STM)的发明促成了多种新的扫描探针显微镜的出现.它们都依靠反馈电路来精密控制探针尖和样品表面之间的nm数量级的微小距离,再加上探针尖在水平方向上的二维扫描,就能绘出样品表面的图像.本文叙述STM以及由它派生出来的原子力显微镜(AFM)和磁力显微镜(MFM)在磁性材料方面的应用. 采用快淬和粉末冶金两种方法制备的钕铁硼NdFeB永磁合金可以具有相同水平的磁性.然而,用这两种不同方法获得的材料的显微结构完全不相同.粉末冶金法制备的合金晶粒大小在15μm的水平,而快淬合金的微小晶粒大约在20至80nm范围.相对而言,快淬合…     

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。     

光子扫描隧道显微镜

介绍光子扫描隧道显微镜的物理基础，成像原理和应用。     

扫描隧道显微镜——20世纪重大科技成果之一

扫描隧道显微镜是利用探针尖端与物质表面原子间的不同种类的局域相互作用，来测量表面原子结构和电子结构的显微新技术，它的出现被科学界誉为是表面科学和表面现象分析技术的一次革命。