隧穿谱的研究进展

隧穿谱适宜于研究表面和界面的物理化学性质．它具有灵敏度高、谱范围宽和不受光学跃迁那样的选择定则限制等优点．本文介绍了隧穿谱的测量原理及其在探测分子的振动跃迁、电子跃迁，测量超导能隙和研究生物辐射损伤等方面的应用．对扫描隧穿显微镜（ＳＴＭ）的针尖－平面电极构成的隧道结构和金属－氧化物－金属平面型隧道结构作了比较，分析了它们用于测量隧穿谱时的优缺点，ＳＴＭ将促进隧穿谱研究的进一步发展．     

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.     

在扫描隧穿显微镜实验中开展研究性学习的教学与实践

介绍了在扫描隧穿显微镜实验中开展研究性学习的教学与实践．举例介绍了具体做法及取得的教学效果。     

更新型的扫描隧道显微镜

20世纪重要的发明之一就是扫描隧道显微镜 ,简称为STM .它能对金属及其他导电表面给出原子水平上的形态结构图 .最近美国科罗拉多矿学院的P .Sutter教授对STM设计了一种新的技术 ,称之为“能量过滤STM” .这项技术类似于在普通显微镜上加一个“颜色滤波片” ,使我们能方便地在摄影时分辨出想要寻找的特征 .同时 ,“能量过滤STM”也使我们能容易地区分出一些具有相似化学性质的原子 ,这类原子用其他手段常常很难分辨 .“能量过滤STM”还能确认在表面上的各种类别的化学键 .一般的STM是使用一个金属的探针 ,它对导电表面上的高能电子…     

偏压在隧道效应中的作用

从隧道扫描势垒模型出发。用量子力学导出隧道电流与针尖间的偏压、间距及它们的逸出功之间的关系,并从能带模型的角度导出样品与针尖的间距不变时,隧道电流与偏压成正比关系．指出偏压的作用主要是提高针尖上电子的能量,使针尖上的电子比样品上的电子更容易穿过势垒,从而形成隧道电流．     

牛顿的三棱镜分解太阳光——"最美丽"的十大物理实验之七

我们生活在色彩缤纷的物质世界里,各种物体在我们眼前都呈现不同的颜色.其中令人赏心悦目的有雨过天晴,天空中常常会出现的七色彩虹,它使得人们联想起对光的思考.     

基于迈克耳孙干涉仪的近场光学实验

介绍了一种以迈克耳孙干涉仪作为操作平台的近场光学实验系统.该系统可以测量棱镜内表面全内反射产生的隐失场,观察两维光栅样品的近场光学结构,还可以用于光子扫描隧穿显微镜(PSTM)的原理性实验,有助于学生深入了解隐失场的结构和近场光学显微镜的基本工作原理.该装置具有结构简单可靠,操作简便等特点,十分适用于物理实验教学.     

从势能到扫描隧穿显微镜

以“势能及机械能守恒”教学内容为例，介绍如何将现代科学知识与技术引进到“大学物理”教学中，以达到拓展学生视野，丰富“大学物理”授课内容，为学生架起了一座联系经典物理与量子物理的桥梁．     

用扫描隧道显微术实现室温下的单电子隧穿效应

单电子隧穿效应通常只能在低温下实现。最近，采用扫描隧道显微术在纳米尺度的范围内实现了室温单电子隧穿，清晰地观察到了库仑阻塞现象和库仑阶梯特性。这是单电子隧穿研究中的重大进展，将在简要叙术单电子隧穿物理过程的基础上予以介绍。     

一维三方势垒量子隧穿特性的研究

本文通过严格求解定态薛定谔方程,研究了一维对称三方势垒的量子隧穿特性,解析地给出透射系数的精确表达式,并且数值模拟了势垒高度、势垒间距以及粒子入射能量对透射系数的影响.结果表明：当取不同的势垒宽度,或者不同的粒子入射能量时,透射系数随着势垒间距的增加而呈现出明显的周期式振荡.将一维对称双方势垒和三方势垒进行比较,透射系数随着势垒间距的增大,均呈现周期性振荡,并且振荡周期相同,但三方势垒振荡更剧烈,振幅越大,并且三方对称势垒是双峰曲线,而双方对称势垒是单峰曲线.该特性为设计新型纳米器件以及共振隧穿量子器件等提供理论指导.     

高温超导体中声子起关键作用

美国和日本的物理学家最近发现有力实验证据表明，声子在高温超导现象中起关键作用．他们相信，是声子使具有相反自旋方向的电子两两结成电子对形成玻色子，然后这些电子对发生玻色一爱因斯坦凝聚，从而使电流无电阻通过样本．在低温超导体中，这种以玻色子模式存在的电子对已经被人们用扫描隧穿显微镜证实，但是迄今为止人们还没有从高温超导体中发现类似的迹象．     

直立在金膜表面的单壁碳纳米管的研究

用水溶胶体将单壁碳纳米管（ＳＷＣＮＴｓ）组装在晶态金膜表面,用扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）研究了表面单壁碳纳米管直立于金膜表面,单根碳管的长度约在１０－１５ｎｍ之间。     

C59N单分子整流器

通过将单个C59N分子置于双势垒隧道结中，从而利用单电子隧穿效应和C59N分子的特殊能级结构，我们成功地实现了一种新型的单分子整流器件．实验中这个整流器件的正向导通电压约为0．5-0．7V，反向击穿电压约为1．6—1．8V．理论分析表明，中性C59N分子的半占据费米能级以及在不同充电情况下费米能级的不对称移动是形成整流效应的主要原因．其构成原理也决定了该器件具有稳定、易重复的特点．     

研究单原子分子表面扩散运动的时域隧穿电流谱方法

以单个Cu原子在Si(111)(7×7)层错半单元(FHUC)内的随机扩散运动研究为例,演示了一种新的可以测量快速扩散运动的扫描隧道显微镜方法──时域隧穿电流谱方法.运用这种方法可定量地检测纳米局域区间内单原子分子的表面扩散运动,跳跃频率的测量范围达到1—104Hz,比过去已有的用扫描隧道显微镜研究表面扩散的方法提高三个量级.这种方法将会使人们在原子尺度下对快速扩散运动比如氢原子的量子扩散运动获得更进一步的理解.     

扫描探针显微镜的基础知识

 本世纪80年代初,扫描探针显微镜(SPM)对硅表面第一次的实空间成象使整个世界为之震惊,现在扫描探针显微镜已在各行各业获得了广泛的应用,包括表面科学,常规表面粗糙度的分析及表面从原子级到微米级凸起的三维成象。     

基于梯度掺杂策略的碳纳米管场效应管性能优化

双极性传输特性是制约碳纳米管场效应管(carbon nanotube field effect transistors,CNFETs)性能提高的一个重要因素.为降低器件的双极性传输特性并获得较大的开关电流比,提出了一种漏端梯度掺杂策略,该策略不仅适合于类MOS碳纳米管场效应管(C-CNFETs),同时也适合于隧穿碳纳米管场效应管(T-CNFETs).基于非平衡格林函数的数值研究结果表明,该策略不仅能有效降低器件的双极传输特性,而且能将器件开关电流比提高数个数量级.进一步研究发现,该掺杂策略在这两类碳纳米管 关键词： 梯度掺杂 带间隧穿 双极性传输 碳纳米管场效应管     

能级填充对量子阱光学性质的影响

在特殊设计的三势垒双势阱结构中，利用来自发射极的电子注入和电子向收集极的共振隧穿 逃逸调控量子阱不同子能级上的填充状态，发现激发态上的电子占据起抑制量子限制Stark 效应的作用.在极低偏压下，量子阱中少量过剩电子诱发了用简单带—带跃迁无法解释的光致发光光谱行为. 关键词： 共振隧穿 光致发光 量子限制Stark效应 过剩电子     

一种基于双栅材料的单极性类金属氧化物半导体碳纳米管场效应管设计方法

由于导电沟道-源/漏电极界面处可能发生的载流子带间隧穿,传统类金属氧化物半导体(MOS)碳纳米管场效应管呈现双极性传输特性,极大影响了器件性能的提高及其在电路中的应用.为获得具有理想单极性传输特性的类MOS碳纳米管场效应管,本文提出了一种基于双栅材料的器件设计方法.模拟结果表明,通过合理选取调节电极材料,在不影响器件亚阈值斜率的同时,该设计方法不仅能使开关电流比增大6—9个数量级,有效调节阈值范围,而且能有效消除传统类MOS碳纳米管场效应管的双极性传输特性.进一步研究表明,该设计所获得的器件性能提高与调节     

隧穿量子点分子模型与光场相互作用的量子信息保真度

利用全量子理论和数值计算方法,研究隧穿量子点分子模型与光场相互作用的量子信息保真度,通过计算机模拟出量子点分子、光场和系统的保真度随时间的演化图像,分析了压缩系数和失谐量对量子信息保真度的影响.结果表明：改变初始光场的压缩系数和失谐量能调节相互作用系统的量子信息保真度.