扫描隧道显微镜中场蒸发过程的理论分析

从电热动力学(Electrothermodynamics)角度出发，分析了扫描隧道显微镜(STM)中场蒸发过程.引入了一个有效结合能，并推导得到了STM中的蒸发场强计算公式.用该公式计算得到了与实验一致的金离子的蒸发场强.同时发现传统的电荷交换模型与成象势垒模型，由于它们要求被蒸发原子完全电离并被蒸发到无穷远处，因而对STM计算的蒸发场强偏高. 关键词：     

碳纳米管端口的场蒸发

将单根多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotube,MWCNT)组装在W针尖上并送入超高真空场发射/场离子显微镜(Ultrahigh Vacuum Field-emission/Field-Ion microscope,UHV-FEM/FIM)进行场蒸发及场发射研究.结果表明,场蒸发可以降低MWCNT的逸出功,从而增强其场发射能力.估算MWCNT的蒸发场低于1.3×10⁸V·cm^-1,且在此场强下的平均蒸发速率为9.4nm·min^-1.定性讨论了MWCNT的蒸发场大大低于C的理论值的原因.首先,通过场解吸获得的清洁端口上有较多悬挂键,平均每个C原子的配位数较小,所以升华热较低.其次,可能存在于MWCNT中的H原子会在强场下碰撞端口的C原子,使其更易蒸发.以上结果显示了利用场蒸发剪短碳纳米管从而改善其场发射特性的可行性. 关键词： 碳纳米管 场蒸发 场发射     

电子束蒸发制备HfO_2高k薄膜的结构特性

使用高真空电子束蒸发在p型Si(1 0 0 )衬底上制备了高kHfO2 薄膜 .俄歇电子能谱证实薄膜组分符合化学配比 ;x射线衍射测量表明刚沉积的薄膜是近非晶的 ,高温退火后发生部分晶化 ;原子力显微镜和扫描电子显微镜检测显示在高温退火前后薄膜均具有相当平整的表面 ,表明薄膜具有优良的热稳定性 ;椭偏测得在 6 0 0nm处薄膜折射率为 2 0 9;电容 电压测试得到的薄膜介电常数为 1 9.这些特性表明高真空电子束蒸发是一种很有希望的制备作为栅介质的HfO2 薄膜的方法     

碳纳米管薄膜场蒸发效应

在超高真空系统中对基于丝网印刷方法制备的碳纳米管薄膜的场蒸发效应进行实验研究. 实验发现, 碳纳米管薄膜样品存在场蒸发现象, 蒸发阈值场在10.0-12.6 V/nm之间, 蒸发离子流可以达到百皮安量级; 扫描电子显微镜分析和场致电子发射测量结果表明, 场蒸发会使碳纳米管分布变得更加不均匀, 会导致薄膜的场致电子发射开启电压上升(240→300V)、场增强因子下降(8300→4200)、蒸发阈值场上升(10→12.6V/nm), 同时使得薄膜场致电子发射的可重复性明显变好. 场蒸发也是薄膜自身电场一致性修复的表现, 这种修复并非表现在形貌上, 而是不同区域场增强因子之间的差距会越来越小, 这样薄膜场致电子发射的可重复性和稳定性自然会得到改善.     

一种高透过率光纤探针的制作

本文介绍了一种用于近场扫描光学显微镜(NSOM)中的高透过率光纤探针的制作方法。采用缓冲氢氟酸腐蚀低掺杂的普通单模石英光纤,选取适当比例的腐蚀液,可以得到直径、圆锥角均十分理想的针尖。这种方法不需要高掺杂的特殊光纤或是采用先熔拉后腐蚀的复合工艺。针尖经过镀膜后经测量为针尖直径100nm、透过率5.5×10^-4.     

Au原子高Rydberg态场致电离的实验研究

利用电热法将含金物质加热,产生Au原子束,再以两束UV脉冲激光垂直照射,将处于基态的Au原子共振激发至高Rydberg态。滞后于激光脉冲200ns的高压脉冲电场(6500V/cm)加到反应区,使处于Rydberg态的Au原子电离。激光波长在一定范围内扫描,共测出了Au原子的n²D_3/2(n=18—38)和n²S_1/2(n=21—34;36—38)两通道的38条能级的位置。用参数拟合得到²D_3/2和²S_1/2两系列的极限分别为:E_D=74409.8(3)cm^-1,E_S=74410.0(2)cm^-1,计算了每条能级的量子亏损。我们的实验还证明了场电离是一种十分有效的电离手段,比用通常的激光光电离效率要高得多。这在共振电离谱学(RIS)的研究中是一种很有效的方法。 关键词：     

铯原子钟的创建

 铯原子钟是二十世纪中叶物理学的一项惊人成就,其准确度和稳定度之高,使量子频标有可能取代以天体运动为基础的历书时而成为计时的基准.它的发明应归功于三个方面,一是光谱超精细结构(hfs)的研究,二是分子束磁共振实验技术的发展,三是分离振荡场方法的提出.这项成就生动地阐明了基础研究和应用研究之间的依赖关系.     

合金的解剖：场离子显微镜原子探针材料分析

场离子显微镜原子探针是进行材料原子尺度微观组织结构分析的极有力工具．应用该技术可研究非常广泛的冶金与半导体问题．本文概要地描述了场离子显微镜原子探针的组成、类型、特性和工作方式；并以马氏体时效钢与高温超导体研究为例，讨论了该种技术在材料科学中的应用．     

质子显微镜及其应用

 一、质子显微镜的发展概况质子显微镜(Protom Scanning Microscope)又称质子微探针(Proton Scanning Microprobe),简写SPM因为它是建立在核技术的基础上的,故有时又称核微探针(Nuclear Scanning Microprobe).它是显微镜家族中的新成员,自1972年英国哈威尔实验室的库克森(J.A.Cookson)等人首先制成了世界上第一台质子显微镜,至今虽只有十几年,但由于它的一些独特的优点,使它应用广泛.又由于质子显微镜的出现,使现有的一批小型加速器得到充分利用.所以,自那时以来,质子显微镜如雨后春笋般地在许多国家的加速器实验室中出现,现在全世界已有几十台,其研究领域涉及生物学、医学、材料科学、考古学、微电子学、地球科学等等.一九八七年九月,在它的诞生地--英国召开了第一次有关质子显微镜技术和应用的国际学术会议,在会上科学家们交流了这方而的最新成果.     

三能级运动原子与单模场相互作用系统中场(原子)熵的演化

在共振和远离共振情况下,具体讨论了初始平均光子数、原子运动和场模结构参数对三能级运动原子与单模场相互作用系统中场(原子)熵演化的影响.结果显示:原子运动导致场熵演化具有周期性,这种周期性并不依赖场的统计分布和强度而是依赖于原子运动和场模结构参数εp.不论是共振情况还是远离共振情况,在选取合适的参数εp(这种选取在实验上是可能的)时,我们都能得到较长时间的纯态光场.     

高软磁低电导率Fe-Fe3N薄膜的N原子含量调控

微电子器件具有广泛的应用前景,为了使微电子器件具有优良的高频特性,同时具有高饱和磁化强度、低矫顽力以及高电阻率软磁薄膜的研发成为其中的关键.本文采用射频原子源辅助真空热蒸发方法制备了不同N原子含量的Fe-Fe3N软磁薄膜.高饱和磁化强度Fe₃N相含量和(102)取向度的增大,使薄膜的饱和磁化强度增大,相比于Fe薄膜,饱和磁化强度提高了55.2%,达到1705.6 emu/cm³ (1 emu/cm3=10³ A/m).此外, Fe₃N(102)取向度的增大会产生较大的晶格错配,阻碍Fe和Fe₃N晶粒的生长,使薄膜晶粒尺寸降低,矫顽力(50.3 Oe (1 Oe=103/(4π) A/m))比Fe薄膜降低了68.6%.同时,较大的晶格错配也会促进载流子散射,提高了Fe-Fe₃N薄膜电阻率,使得其电阻率(8.80μΩ·m)比Fe薄膜增大了7倍.因此,本文为高饱和磁化强度、低矫顽力以及高电阻率软磁薄膜的研发提供了新方法.     

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.     

偶数个多原子Greenberger-Horne-Zerlinger态的制备

提出了一种制备偶数个多原子Greenberger-Horne-Zerlinger态的方案,它是基于原子-腔场相互作用.首先n个分离的腔初始时处于真空态,通过双光子转移,把n个腔制备成数态|2>和真空态|o>的缠结态.随后,与腔场发生共振相互作用的2n个等同的原子被分别送入n个腔,通过相互作用后,2n个原子处于GHZ态,而n个腔仍然处于真空态.     

2001年诺贝尔物理奖

 根据瑞典皇家科学院10月9日发布的消息,今年的诺贝尔物理奖涉及一种新的物质形态,玻色-爱因斯坦凝聚态。获奖的3位科学家分别是美国科罗拉多州博耳德的实验天体物理联合研究所(ＪＩＬＡ)和国家标准与技术研究所(ＮＩＳＴ)的埃里克·康奈尔(ＥｒｉｃＡ.Ｃｏｒｎｅｌｌ)、美国马萨诸塞州坎布里奇麻省理工学院(ＭＩＴ)的沃尔夫冈·克特勒(ＷｏｌｆｇａｎｇＫｅｔｔｅｒｌｅ)、美国科罗拉多州博耳德的实验天体物理联合研究所和科罗拉多大学的卡尔·韦曼(ＣａｒｌＥ.Ｗｉｅｍａｎ)。他们在碱原子稀薄气体中获得了玻色-爱因斯坦凝聚物,并对这种凝聚物的特性进行了早期的基础研究。     

原子探针场离子显微镜技术

原子探针场离子显微镜具有原子分辨率,放大倍数约为10~6。可直接观察正空间固体表面原子的排列,并可分析包括轻元素在内元素的原子成分。质量分辨率△m/m为1/100到1/5000,元素探测极限达到0.2at％。是强有力的表面分析手段之一,也是迄今为止能从一个个原子的角度分析成分唯一的仪器。其应用领域十分广泛。本文将对此技术作一简介。     

场离子显微镜原子探针试样的再制备—微抛光法

采用场离子显微镜原子探针实验技术可以观察研究材料内部原子尺度微观组织，但该方法对材料有破坏性，试样难以制备却经常损坏．本文介绍一种再制备场离子显微镜原子探针试样的微抛光技术．具体描述了这种技术的原理，操作方法与注意事项；同时还提供了实际仪器构型外观，以便读者应用．这种微抛光方法简单易行，不仅可用来再制备变钝或断裂了的试样，还可用来制备具有特殊初始几何形状、或满足特殊研究需要的试样．     

对相干态与两个原子的相互作用过程中原子与场的动力学特性

研究了对相干态(paircoherentstate)与两个二能级原子的相互作用过程中原子和场的动力学特性,并讨论了原子间的偶极相互作用对它们的影响.结果表明:辐射场的压缩以及和压缩(sumsqueezing)的幅度,出现的次数均随原子间的耦合强度的增加而迅速减小.当两个模之间的光子数差增大时,辐射场的压缩以及和压缩的幅度,出现的次数均随之减小,辐射场的两模之间的非经典相关程度减弱,模1的亚泊松分布减弱.在原子的崩溃区域,模2的亚泊松分布增强.增大q将加快原子和双模光场的能量交换. 关键词：     

物质表面的微观世界——封一、封四的说明

 在表面物理、表面化学和材料科学的某些领域中,表面的重要性自不待言.但在原子、分子尺度上,物质表面的微观世界究竟如何,在扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)发明之前,人们并没有任何一种实验手段可在实空间内直接观察物质表面一个或几个原子层的微观结构.因此,世界上第一台STM的发明者,IBM公司苏黎世实验室的葛·宾尼(Gerd Binnig)博士和海·罗雷尔(Heinich Rohrer)博士荣获了1986年度诺贝尔物理奖.STM的问世,使人类第一次能够实时观察到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化学性质,被科学界誉为是对表面科学和表面现象分析技术的革命.     

耦合双原子Jaynes-Cummings模型的腔场谱H

研究了处于激发态的两原子与高Q腔场相互作用单光子过程的腔场谱,给出了初始光场为光子数态、相干态、压缩真空态时的腔场谱数值计算结果,分析了原子间偶极-偶极相互作用强度gα对腔场谱结构的影响.发现真空场Rabi峰,当gα较弱时为4峰,gα较强时为3峰结构;弱场数态(n＞0)时为5峰,强场时为3峰结构.相干态和压缩真空态时,谱结构与光子数分布有关,一般为复杂的多峰结构.结果表明,gα对峰位峰高都有影响,破坏了谱结构的对称性,但这种影响只在真空场和弱场时才较明显.     

基于脉冲电压STM的单原子识别预研究装置

建立起一套工作于真空环境下的基于脉冲电压扫描隧道显微镜(STM)的单原子识别预研究装置.该装王主要由脉冲发生器、真空系统和STM系统三部分组成,能够在5×10-5Pa的真空环境下进行快脉冲STM实验.利用此装置,进行了单个快脉冲诱导的石墨表面超大周期结构的脉冲实验以及脉冲偏压不破坏STM针尖和样品表面的阈值实验.