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     

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     

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．     

Si(111)表面在NH3气氛下形成Si3N4薄膜的STM研究

利用扫描隧道显微镜(STM)对Si(111)在氨气气氛下进行氮化所获得的氮化硅薄膜形貌和表面结构进行了系统分析,结果表明在1075—1275K的温度下对Si(111)进行氮化可以获得较平整的晶态βSi3N4薄膜,并在氮化膜表面观察到了Si3N4(0001)表面的(4×4)再构. 关键词：     

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     

有机半导体外延生长的扫描隧道显微镜研究

有机半导体薄膜的光、电等性质取决于有机分子的取向以及长程有序性.研究有机半导体的生长机理以及内在驱动力是一个重要环节.文章通过两个典型生长体系,perylene 在Ru(0001)表面上的生长和tetracene在Ag(110)表面上生长过程的介绍,给出了形成有机半导体晶化薄膜的可能性以及决定其有序生长的内在驱动力.对于perylene 在Ru(0001)表面上的生长,决定其过程的主要驱动力是分子间的相互排斥作用,在单分子层时,由于这种相互作用导致形成Ru(0001)- 12×12-8 perylene有序超结构.而对于tetracene/Ag(110)体系,决定生长的驱动力主要表现为相互吸引作用,因此,在小于单分子层时,tetracene呈有序的岛状生长;而当tetracene膜的厚度大于单分子层时,呈逐层生长模式,并形成具有正交晶系结构的晶化薄膜.     

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。     

ECR-PECVD制备Si3N4薄膜沉积工艺的研究

由偏心静电单探针诊断了电子回旋共振等离子体增强化学汽相沉积(ECR-PECVD)反应室内等离子体密度的空间分布规律．结果表明在轴向位置Z=50cm处,直径Φ12cm范围内等离子体密度分布非常均匀．分析了等离子体密度径向均匀性对沉积速率均匀性和薄膜厚度均匀性的影响．讨论了沉积制备一定薄膜厚度的Si₃N₄薄膜的工艺重复性．研究了各种沉积工艺参数与Si₃N₄薄膜沉积速率的相互关系．得到了ECR-PECVD技术在沉积薄膜时的工 关键词：     

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

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。     

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     

天冬氨酸在Cu(001)表面吸附的扫描隧道显微镜研究

用扫描隧道显微镜(STM)研究了室温下天冬氨酸在Cu(001)表面的吸附行为.实验发现,在较 低的覆盖度下,天冬氨酸分子在Cu(001)表面存在两种吸附状态.从STM数据估算出两种吸附 状态下天冬氨酸分子在Cu(001)表面的扩散激活能分别为079±001eV,088±005eV. 随着覆盖度的提高,天冬氨酸分子最终在Cu(001)表面形成一均匀衬度的吸附层,但并不形 成有序吸附结构,也不能使台阶发生小面化.天冬氨酸分子的这些吸附特点是迄今研究过的 所有氨基酸在Cu(001)表面吸附时不具有的. 关键词： 表面吸附 扫描隧道显微镜 氨基酸     

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.     

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。     

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：     

Vapour phase formation of amino functionalised Si3N4 surfaces

Self-assembled monolayer (SAM) formation of silanes on SiO₂ surfaces has been extensively studied. However, SAMs formed on silicon nitride (Si₃N₄) substrates have not been explored to the same level as SiO₂, even though they are of technological interest with a view to the chemical modification of microelectromechanical systems (MEMS). Therefore, this article presents the formation and characterisation of 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) SAMs on Si₃N₄ substrates from solution phase and vapour phase, compared to the well characterised APTMS SAMs formed on SiO₂ surfaces. Contact angle, atomic force microscopy (AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and ellipsometric data indicate the formation of APTMS SAMs (0.55 nm ellipsometric thickness) after 60 min immersion of either SiO₂ or Si₃N₄ substrates in APTMS solution (0.5 mM in EtOH). By comparison Si₃N₄ substrates exposed to APTMS vapour, at 168 mbar for 60 min, result in the formation of the equivalent of a bi or trilayer of APTMS.