扫描隧道显微镜的一种新模式

本文提出了扫描隧道显微镜(STM))在高隧道电压区(Fowler-Nordheim区)工作的一种新模式——恒流和极大电导率(CCMC)模式。分析和计算表明,由此得到的CCMC图象能给出不依赖于表面功函数变化及表面局域态密度结构的表面形貌图,同时还能给出表面局域功函数分布图。最后对CCMC图象的分辨率和适用范围作了讨论。     

用STM第一次观察到聚乙烯晶片的折迭链结构

通常人们认为聚乙烯薄膜是绝缘体,聚乙烯晶片的表面形貌是分子链的折迭部分,多是无规排列的,不能用扫描隧道显微镜(STM)研究聚乙烯薄膜的表面形貌。我们研究了聚乙烯薄膜的电学特性和结构特性,极薄的聚乙烯晶片在强电场下,有nA级的传导电流,因此可以用STM分析聚乙烯晶片的表面形貌。我们用STM首次观察到了聚乙烯晶片表面折迭链的周期结构。     

4H(6H)-SiC表面重构的STM/STS研究北大核心CSCD

半导体碳化硅由于具有宽的带隙,高的导热系数以及大的电子迁移率等优点,使其成为一种在高温、高频、大功率电子器件中具有应用前景的材料。碳化硅器件的性能受表面和界面质量的影响。在高温条件下退火碳化硅表面的重构,形貌也会发生变化,导致与金属或其他材料接触的表面结构不同。因此,碳化硅器件会受到表面重构和形貌的影响。扫描隧道显微镜/扫描隧道谱(STM/STS)是一种可以在实空间获得表面重构的形貌信息以及电子结构非常有用的工具。这篇综述介绍了用STM/STS分析了4H(6H)-SiC的各种表面重构及其电子结构,旨在促进表面科学和碳化硅生长以及器件的发展和进步。     

扫描隧道显微镜

一、引言扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,简称STM)是G. Binnig和H. Robrer等1979年发明的一种新型表面分析技术,近几年来得到了迅速发展。它能在实空间、原子尺度上研究金属和半导体表面的几何结构和电子结构,且能在真空、气体或液体中操作,其适用范围极为广泛。它在表面科学中的应用已取得了丰硕的成果。在     

场离子-扫描隧道显微镜

由IBM的Binnig和Rohrer发明的扫描隧道显微镜STM是基于与原先的各种表面研究手段完全不同的原理,能直接观察一个个表面原子并能测出每个原子位置上的电子状态的划时代的表面研究装置。STM之所以引起表面科学工作者的注目主要原因是由于它能在极高的空间分辨率(dX/Y～0.1nm,dz～0.01nm)下直接观察表面的原子结构。而且,它不一定需要超高真空条件,而可以在大气或溶液等环境中操作。这是以往任何一种表面研究手段不可能做到的。然而,即使如此,STM也暴露出它的弱点,如操作特性的不稳定性以及操作过程中原子分辨能力的不可控性。很显然主要原因是扫描探针的尖端曲率半径及其稳定性。为了在STM实验中随时监测其扫描探针尖端的原子排列状况,Kuk及Sakurai等人先后设计研制了一种将场离子显微镜FIM和STM组合在一起的复合型场离子-扫描隧道显微境FI-STM。使用这种仪器可以确保在极高的原子分辨的情况下从事STM研究。下面将就FIM的原理、STM的基础、FI-STM的技术细节以及它的应用实例作简单的介绍。     

Si(100)面的STM观察

使用超高真空扫描隧道显微镜(STM)观察了Si(100)面,得到了清洁Si(100)面的STM像。从Chadi模型的形成和表面原子的各向异性扩散分析了STM像的两种类型的台阶棱。Si(100)面的STM像存在许多缺陷,缺陷位置能从在同一区域样品上加正负偏压的STM像来确定。     

扫描隧道显微镜对纳米碳酸钙的研究

由于扫描隧道显微镜(STM)具有原子级分辨率,因而是迄今为止观察微米和更小尺度上表面三维形貌极其有效的工具.利用STM可以直接观察纳米碳酸钙的表面形貌、粒径大小、晶形、分散性以及纳米碳酸钙的隧道谱.分析了纳米碳酸钙的量子效应和宏观量子隧道效应.     

锁定放大技术用于扫描隧道显微镜

介绍了锁定放大技术应用于扫描隧道显微镜(STM)中调制隧道间隙而获得物质表面原子的局域势垒分布的原理,并给出了高定向石墨的观测结果,与恒电流模式下STM图像相比较,具有分辨率高、针尖的影响小、抗干扰性能强的特点。另外,根据局域势垒分布还可区分不同的原子,给解释STM原子图像提供了一种手段。     

压电陶瓷对STM图像的影响及计算机校正

在很多情况下，扫描隧道显微镜（STM）图像的几何形貌方面的误差主要是由压电陶瓷的漂移、X扫描器和Y扫描器的压电系数的不一致性和压电陶瓷扫描时的非正交性引起的。本文建立了一种物理数学模型来校正这些误差，取得了满意的结果。即使在漂移的状态下，也可以利用已知结构的表面对STM仪器进行校准（例如，高定向石墨表面）。用校准以后的STM仪器，可以获得样品表面的真实图像，并使对样品进行原子级的测量成为可能。     

Ag-BaO光电发射薄膜表面结构的STM研究

利用真空沉积方法制备了Ag-BaO光电发射薄膜,第一次用扫描隧道显微镜(STM)研究了Ag-BaO薄膜的表面结构,得到了高分辨的表面形貌像。介绍了Ag-BaO薄膜微区表面复杂的形态结构,并将测量结果和Ag-BaO薄膜的TEM像作了比较,分析了这些结构对光电发射的影响。     

用扫描隧道显微镜对材料进行表面修饰的研究

扫描隧道显微镜(STM)是对材料表面进行表面修饰(surface modification)和表面原子操纵(atomcraft)的重要工具。为了了解其机理,选择了场蒸发阈值从大到小有代表性的钨、铂、金、铜做针尖,扫描过程中在针尖与石墨表面之间施加针尖为正的脉冲电压,获得了一些新现象,并对实验结果作了比较,从而在一定程度上确定了脉冲制STM表面修饰实验中针尖与样品之间电场的重要作用。     

锁定放大技术用于扫描隧道显微镜

介绍了锁定放大技术应用于扫描隧道显微镜（STM）中调制隧道间隙而获得物质表面原子的局域势垒分布的原理,并给出了高定向石墨的观测结果,与恒电流模式下STM图像相比较,具有分辨率高、针尖的影响小、抗干扰性能强的特点。另外,根据局域势垒分布还可区分不同的原子,给解释STM原子图像提供了一种手段。     

裂解石墨单色器的扫描隧道显微镜研究

本文介绍用扫描隧道显微镜对裂解石墨单色器表面的研究结果。STM图像显示出石墨单色器表面存存着台阶和大的波纹起伏,而用扫描电子显微镜却不能观察到这样的结果。文中讨论了用不同偏置电压和电流对得到的STM图像的影响。实验结果表明:由于针尖一样品之间的相互作用而造成的样品表面弹性形变是使观察到的石墨单色器表面图像呈现较大起伏的主要原因。另外,我们也得到了样品表面原子级分辨率的STM图像。     

基于小波变换的STM图像处理

根据扫描隧道显微镜(STM)的特点,阐述了将小波变换应用于扫描隧道显微镜的降噪、增强及融合的方法,对于STM扫描获得的石墨原子图像,选用不同的小波基函数和分解层数进行分解和重构,结果表明,利用小波变换对扫描隧道显微镜图像进行处理是有效的、可行的,图像质量得到了明显提高。     

专利信息

用扫描隧道显微技术聚合制备高分子微晶薄膜的方法 公告号:1116214 申请人:复旦大学 文摘:本发明属高分子材料技术领域,是一种用扫描隧道显微技术聚合制备高分子微晶薄膜的方法,本法利用扫描隧道显微镜（STM）内针尖与样品之间所固有的高电场进行单体聚合。先用液状的单体均匀地涂布在某种固体单晶表面,然后放入STM,用STM针尖进行扫描。针尖产生的强电场使单体开始聚合,慢慢形成有序的单晶薄膜,其尺寸可达到亚微米级至纳米级。这种材料可用于制备纳     

Si(337)表面的STM研究

利用超高真空扫描隧道显微镜 (UHVSTM) ,研究了Si(337)高指数面的形貌和原子结构 ,发现Si(337)表面平台的生长与退火速度有关 ,相对较慢的退火速度有利于生长尺寸更大、结构更完整的平台。高分辨STM结果显示Si(337)表面平台原子结构为 (5 5 1 2 )的周期性结构 ,表明Si(337)表面退火过程中稳定性较差 ,易重构成临近的更稳定的高指数面     

合金相的扫描隧道显微镜研究

详细介绍了用扫描隧道显微镜(STM)观察合金相组织的实验步骤及方法,包括样品的制备方法、侵蚀表面的防氧化,吸附方法,对(?)仪器本身的要求及主要操作方法,并用STM观察了Fe-1.0 C-4.0 Cr-2.0 Si合金等温淬火组织;证实(?)氏体组织有多层次精细结构首次发现贝氏体铁素体亚单元由尺寸更小的超亚单元组成.结果表明,若采用适当的表面防护措施,可实现用STM观察合金相的精细组织结构.     

Ag—BaO光电发射薄膜表面结构的STM研究

利用真空沉积方法制备了Ag-BaO光电发射薄膜，第一次用扫描隧道显微镜（STM）研究了Ag-BaO薄膜的表面结构，得到了高分辨的表面形貌像，介绍了Ag-BaO薄膜微区表面复杂的形态结构，并将测量结果和Ag-BaO薄膜的TEM像作了比较，分析了这些结构对光电发射的影响。     

Si（337）表面的STM研究

利用超高真空扫描隧道显微镜(UHV STM)，研究了Si(337)高指数面的形貌和原子结构，发现Si(337)表面平台的生长与退火速度有关，相对较慢的退火速度有利于生长尺寸更大、结构更完整的平台。高分辨SIM结果显示Si(337)表面平台原子结构为(5512)的周期性结构，表明Si(337)表面退火过程中稳定性较差，易重构成临近的更稳定的高指数面。     

聚苯乙烯超微粒子的STM观察

发现扫描隧道显微镜可对聚苯乙烯超微粒子进行观察。用水悬浮液及苯饱和溶液使聚苯乙烯表面溶胀后，都可得到清晰的STM像，并首次从溶胀表面的高分辨率STM像观察到高分子链的精细结构和链的镶嵌式自组装形态。