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。     

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。     

实现纳米结构的新途径—STM制版技术

实现纳米结构和器件，对于开发基于量子效应的新器件和提高现有电子器件的性能，具有重要的意义．扫描隧道电子显微镜（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＳＴＭ）具有原子尺度的分辨率，用以进行表面加工，可能发展成一种实现纳米结构和器件的新技术．本文简单介绍用ＳＴＭ进行纳米级制版的原理、方法以及在实验室中已实现的水平和前景．     

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

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、MoTe₂和TaS₂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.     

高温STM研究氧化物表面结构取得重要进展

在各种扫描探针显微术 (ＳＰＭ)中 ,扫描隧道显微术 (ＳＴＭ)的分辨率最高 ,利用ＳＴＭ已经在半导体和金属表面结构的研究中取得许多重要的结果 .但通常的ＳＴＭ不能用于不导电的氧化物表面结构的研究 ,从而使氧化物表面结构的研究远远落后于半导体和金属表面结构的研究[1] .近几年来英国牛津大学Ｃａｓｔｅｌｌ等[2— 4 ] 发展了高温ＳＴＭ ,使氧化物样品的温度可以达到 2 0 0— 5 0 0℃ ,此时氧化物有足够的导电性 ,从而可以得到原子级分辨率的ＳＴＭ像 ,取得了氧化物表面结构研究的重要进展 .用ＳＴＭ研究表面结构时 ,样品上的偏压可正可…     

SSX—1型实用扫描隧道显微镜

本文综述了能够直接观察到单个原子的场离子显微镜、透射电子显微镜、扫描隧道显微镜，报告了ＳＳＸ－１ 型实用扫描隧道显微镜主要特点与改进之处，和开展扫描隧道显微学研究所取得一些结果．     

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.     

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.     

利用扫描隧道谱(STS)对石墨单晶表面局域电子态的研究

利用ＳＴＳ测量并结合扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）扫描图象，给出一组沿石墨单晶表面原子分辨的ＳＴＭ图象上某一线段各点处的扫描隧道谱．ｄ（lｎI）／ｄ（lｎＶ）～ｅＶ由测量谱给出的样品表面Ｅ_Ｆ附近局域态密度分布与由体能带结构计算得到的结果在一定程度上相符合，将各条曲线中Ｅ_Ｆ附近的态密度峰能量对相应的空间位置作图，给出石墨表面E_F附近能态密度在测量区域内实空间的变化。通过对表面不等价Ａ，Ｂ类原子处局域电子结构的分析并利用简单模型进行计算，给出了与实验 关键词：     

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。     

Bi_2Sr_2CaCu_2O_8单晶Bi－O面的低温STM研究

本文描述了我们新研制的低温扫描隧道显微镜（ＬＴ－ＳＴＭ）的结构和性能，以及利用此ＬＴ－ＳＴＭ在７７Ｋ下对处于超导态的Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣＵ２Ｏ８单晶Ｂｉ－Ｏ面所作的原子分辨的观察的结果．这些新结果表明Ｂｉ原子在ａｈ面上的投影形成四方格子，只有很小的水平面内的位置调制．本工作的一个最有趣之点是，与文献报道的一维无公度调制结构不同，我们观察到一种完全来源于Ｂｉ原子位置在ｃ方向上的起伏而形成的表面的二维调制结构．     

扫描探针显微术与纳米科技

 扫描探针显微术（ＳｃａｎｎｉｎｇＰｒｏｂｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ,ＳＰＭ）是８０年代初发展起来的一类新型的表面研究新技术,其核心思想是利用探针尖端与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。它的出现使得纳米科技在近十年来得到了突飞猛进的发展。１．扫描探针显微术扫描探针显微术中最早研制成功的是扫描隧道显微镜（ＳｃａｎｎｉｎｇＴｕｎｎｅｌｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ,ＳＴＭ）,它是宾尼和罗雷尔于１９８１年发明的,二人１９８６年因此被授予诺贝尔物理奖。     

石墨单晶表面原子的扫描隧道显微象

扫描隧道显微镜(STM)是近几年发展起来的一种直接观察物质表面微观结构的仪器.利用量子隧道效应,将极细的金属针尖接近样品表面扫描,从而获得样品表面的三维图象,可以反映表面原子排列和原子形态.图1是我们设计制造的扫描隧道显微镜原理图.采用压电陶瓷管P作为x,y和z方向的三维扫描器件.管表面等分为相邻90°的四个电极,针尖T固定在其中的一个电极上.尖端曲率半径为100nm左右的金属针尖,可用化学腐蚀法制备.两对电极上施加扫描电压时,针尖便在垂直于管轴z的x-y方向扫描,而z方向的高低变化则由加在内管壁上的电     

量子围栏：扫描隧道显微术的又一杰作

介绍了一项扫描隧道显微术的最新成就。用扫描隧道显微镜操纵吸附在Ｃｕ（１１１）表面的铁原子，形成由４８个铁原子组成的空心围栏，这一量子围栏能将所包围的表面态电子禁锢在其内部，从而可以用ＳＴＭ与ＳＴＳ同时研究禁锢电子的状态密度对空间和能量的分布。预期这一成果将在许多方面促进今后研究工作的发展。     

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     

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。     

扫描隧道显微镜在工业上的一些应用

用扫描隧道显微镜[1-3](STM)探测原子量级的表面结构,是大家熟知的.除了观察材料表面的原子和分子外,在工业上人们常用STM来研究样晶的表面特征,扫描范围可以从0.01μm到 200.00 μm..这样的分辨率,扫描电镜(SEM)也能达到.不过,SEM测不出Z方向的微小距离,而STM却可保持在Z方向有较高的分辨率.因此,在工业上用STM观察在Z方向有微小高差特征的表面结构,例如光滑轴承表面的抛光情况,衍射光栅上锯齿形刻槽的深度,圆珠笔中圆珠表面的粗糙程度等,是十分有效的.这里,我们将介绍用STM测量袖珍唱片(CD)和集成电路(IC)所得到的结果. CD片…     

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。     

用扫描隧道显微术进行单原子操纵的机理研究

本文简要综述利用扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）进行单原子操纵的物理机制。主要介绍了场增强的扩散、在表面上拖动（ｐｕｌｉｎｇ）推动（ｐｕｓｈｉｎｇ）原子、原子在针尖表面间接触和近接触转移、场致蒸发／脱附、隧道电子非弹性射激发和电子迁移的“电子风力”等过程。同时介绍了一些理论处理方法和对一些实验结果的解释。     

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.