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.     

双势垒磁性隧道结中量子阱共振隧穿效应的第一性原理理论

磁性隧道结材料中自旋相关的量子阱态所导致的共振隧穿现象具有很重要的研究和应用价值，文章介绍了最近在Fe（001）／MgO／Fe／MgO／Fe双势垒磁性隧道结中存在的量子阱共振隧穿效应的理论研究工作，通过量子阱态的第一性原理的计算以及结合对中间Fe薄膜孤岛结构所导致Coulomb阻塞效应的分析，证实了最近Nozaki等人（Nozaki T et al．Phys．Rev．Lett．，2006，96：027208）实验中得到的振荡效应确实来源于中间Fe层多数自旋电子在Г点处形成的△1对称性的量子阱态．Coulomb阻塞效应的存在正是导致实验中低温下量子阱共振隧穿效应不够明显的主要原因．     

二维周期光子晶格中的非线性Landau-Zener隧穿

在二维周期光子晶格中研究了Kerr型非线性Landau-Zener隧穿. 首先在六方晶系光子晶格中推导出非线性三能级Landau-Zener隧穿模型, 在特殊初值条件下将其转化为非线性二能级模型. 对于三能级隧穿模型, 选择特殊初值, 研究了隧穿率随参数的变化规律. 关键词： 光子晶格 Kerr型非线性 Landau-Zener隧穿     

Kerr解的新形式及其隧穿辐射

Parikh最近将黑洞辐射视为半经典的隧穿过程,在考虑了自引力相互作用后,得出静态球对称Schwarzschild和Reissner-Nordstrm黑洞的辐射谱不是纯热谱.采用Doran给出的Kerr黑洞解的新形式,将Parikh的工作推广到Kerr黑洞,研究转动黑洞的隧穿辐射,得到了修正的辐射谱,它与黑洞的Bekenstein-Hawking熵变有关,不是纯热谱,但满足量子力学中的幺正性原理. 关键词： Kerr黑洞 隧穿辐射 自引力修正 Bekenstein-Hawking熵     

采用光纤技术实现拉曼光谱和扫描隧道显微镜实时联用测试

设计并制作了与扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）探头和拉曼光谱仪相适配的光纤探测装置，该装置采用配有不很短焦距的自聚焦透镜以获得较大的相对孔径，并使用多束光纤以充分利用扫描隧道显微镜探针周围有限空间，提高了拉曼散射光的收集效率，获得具有较高信噪比的拉曼谱图，在该装置的基础上进一步建立拉曼－扫描隧道显微镜联用系统，初步实验表明该联用系统用于实时研究固／气和固／液界面体系是可行的，即利用扫描隧道显微镜可获得固体     

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     

频域近红外光谱法研究生物组织内部光子传输特性

基于光子在生物组织中的辐射传输理论以及Feng模型,应用频域近红外光谱法研究生物组织中异质体位置的变化,对出射光的光强和相位变化的影响及规律。设计了一仿真实验,用牛奶代替强散射性质的生物组织,并在牛奶中放置一个高度可控的具有一定吸收系数和散射系数的小球。移动小球在牛奶中的高度,检测出射光的交流幅度AC、直流光强DC和相位延迟Phase的值,绘制小球位于不同深度时AC,DC和Phase的曲线,并探讨其变化规律。结果表明,随着小球在牛奶中深度的变化,光强AC,DC和相位Phase呈现一定的相关性;随着光源和检测器之间距离的增加,检测到的光强和相位曲线的波谷点均向右偏移;当小球偏离光源和检测器越远,对检测到的光强和相位的影响越小。验证了光子在生物组织中的传输规律,为用频域近红外光谱法进行组织光学参数的检测及组织中异质体位置的定位奠定了基础。     

Chiral selective tunneling induced graphene nanoribbon switch

An armchair graphene nanoribbon switch has been designed based on the principle of the Klein paradox. The resulting switch displays an excellent on-off ratio performance. An anomalous tunneling phenomenon, in which electrons do not pass through the graphene nanoribbon junction even when the conventional resonance condition is satisfied, is observed in our numerical simulations. A selective tunneling rule is proposed to explain this interesting transport behavior based on our analytical results. Based on this selective rule, our switch design can also achieve the confinement of an electron to form a quantum qubit.      

有机单体3-phenyl-1-ureidonitrile薄膜的超高密度信息存储

采用扫描隧道显微镜(STM)在3-phenyl-1-ureidonitrile(PUN)有机单体薄膜上进行了超高密度信息存储的研究.通过在STM针尖和高定向裂解石墨(HOPG)衬底之间施加一系列的电压脉冲,在薄膜上写入了一个稳定的5×6信息点阵,信息点的大小是0.8nm.电流电压(I-V)曲线表明,施加电压脉冲前后薄膜的导电性质发生了变化.信息点的写入机制可能是强电场作用下引发的PUN分子的局域聚合,从而导致薄膜由高电阻态向低电阻态转变. 关键词： 超高密度信息存储 有机薄膜 扫描隧道显微镜(STM)     

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。