低能弹道电子对Au/Si界面电子透射性质影响的研究

金属/半导体界面的结构及性质一直是人们十分关注的研究领域,随着微电子技术的飞速发展,在微米、甚至纳米的微观尺度上研究探测界面的性质已经变得日益重要,弹道电子发射显微镜(Ballistic-electron-emission microscope,以下简称BEEM)是在扫描隧道显微镜(STM)基础上发展起来的一种最新的界面研究实验技术,如图1所示的BEEM实验采用的三电极系统中,STM针尖向沉积在半导体基底上的一层薄金属膜发射电子,运用平面隧道结WKB近似及测不准原理可以计算出,针尖发射的电子束在到达界面时其束径约为纳米量级,因此BEEM能够在纳米尺度上探测样品界面电子性质的分布特性.如果将探针定位于样品表面某点上,在保持针尖和样品表面的隧道电流I_t恒定的情况下扫描针尖电压V_t,还可获得得弹道电流互I_c与电子能量V_t的关系,称为弹道电子发射谱(Ballistic-electron-emmisison spectroscope,简称为BEES),BEES不仅反映出被探测纳米尺度区域界面的肖特基势垒高度,而且还提供了电子从发射针尖到半导体内部整个传输过程的有关信息,包     

砷化镓(100)与石墨表面电子态的扫描隧道谱研究

对材料表面电子结构的研究,是固体表面物理研究的一个重要方面。近年来在扫描隧道显微镜(STM)基础上发展的扫描隧道谱(STS)技术,显示出在表面电子结构研究中独特的性质。它的一大特点是与STM结合,可以给出空间可分辨的表面价态和空态密度分布。这对于表面不同原子和不同微结构处局域电子态的研究具有重要意义。本文利用国内生产的大气中的STM系统进行改装,发展了STM/STS谱仪。利用这台系统,对砷化镓(100)和     

石墨表面纳米级直接刻蚀的研究

利用扫描隧道显微镜(STM)对导体和半导体表面进行纳米级超微加工,不仅在理论上可深化对表面原子和分子运动规律的认识,以及介观物理、量子力学等基础科学的研究,而且有着潜在的应用前景,如制作高密度存储信息元件和纳米尺度的电子元件等。目前,这方面的工作已取得了一些进展。我们用自行研制的STM,采用在针尖与样品之间施加长脉冲电压的方法对石墨表面进行了直接刻蚀,得到了各种字体和图案。     

首次测量人造原子与天然原子之间的键

正当量子围栏和原子力显微镜(AFM)探针尖头的原子形成键时,微观和介观尺度相遇。德国科学家发现,量子围栏(可用作人造原子的合成圆圈形纳米结构)能与位于原子力显微镜探针尖上的原子形成非常弱的化学键。德国雷根斯堡大学物理系教授、领导此项研究的弗朗茨·吉西布尔(Franz Giessibl)表示:"这是我们第一次通过实验验证由这种人造原子形成的化学键。"与天然原子一样,人造原子具有固定数量的离散电子态电子。1993年,一个美国科研团队第一次向世界展示他们的量子围栏——由放置于铜表面的48个铁原子组成的圆圈。     

纳米科学与技术的发展与展望

<正> 纳米科学与技术(简称纳米科技)是80年代后期发展起来的,面向21世纪的综合交叉性学科领域,是在纳米尺度上新科学概念和新技术产生的基础。它把介观体系物理、量子力学、混沌物理等为代表的现代科学和以扫描探针显微技术、超微细加工、计算机等为代表的高技术相结合,在纳米尺度上(0.1nm到100nm之间)研究物质(包括原子、分子)的特性和相互作用,以及利用原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的特性制造具有特定功能的产品,实现生产方式的飞跃。     

扫描隧道显微镜中的磁场效应

1 引言自从Binnig等发明了扫描隧道显微镜以来,其在原子分辨率表面信息研究中,引起人们越来越大的兴趣.在最近的十年中,扫描隧道显微镜得到飞速发展,许多新的派生仪器不断地出现,诸如原子力显微镜(AFM),扫描隧道电位计(STP),扫描近场光学显微镜(SNOM)和弹道电子发射显微镜(BEEM).最近,Volcker等提出了一种新的扫描隧道显微镜工作模     

Ru(0001)表面石墨烯的外延生长及其担载纳米金属催化剂的研究

采用室温下吸附乙烯结合高温退火的方法在Ru(0001)表面上制备了单层石墨烯结构. 利用扫描隧道显微镜(STM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)研究了石墨烯的生长过程以及石墨烯的表面形貌和结构. 以单层石墨烯为模板, 制备了尺寸和空间分布比较均一的Pt纳米团簇.     

水分子团簇的弱侵扰原子力显微成像

正在实空间解析界面水的氢键构型对于理解水-固界面很多奇特的物理和化学性质十分关键.目前,由于具有极高的空间分辨能力,扫描探针显微镜(包括扫描隧道显微镜[1~7]和原子力显微镜[8~12])成为研究固体表面上水的微观结构和动力学的有力工具.在过去几年,北京大学量子材     

C+注入SiO2薄膜的蓝光发射

自从发现多孔硅室温发射可见光现象以来,硅基纳米结构第Ⅳ族半导体发光研究引起了广泛关注。这不仅可以使传统的、成熟的硅平面工艺直接应用于光电器件中去,而且为介观系统新现象、新规律研究提供了一个理想的研究体系。由于SiO_2在硅集成电路中应     

多探针扫描探针显微镜研究进展与应用

扫描探针显微镜(SPM)是微纳尺度形貌表征、物性测量及微纳操作的重要工具之一.传统的SPM只有单一探针,功能单一,多探针扫描探针显微镜(MP-SPM)的出现拓展了SPM的应用.MP-SPM的多个探针可充当精确定位的测量电极,从而提供了一种无损探测样品微纳尺度电学输运性质的方法;也可相当于多只独立活动的"手",相互配合实现复杂的纳米操作;还可以探针成像,成像信息作为其他探针操作的先验/反馈信息,从而提高操作的效率及准确性.本文首先介绍了MP-SPM的基本仪器结构,多探针距离缩小及位置标定方法,以及使用多探针技术测量材料电阻率的原理,接着总结了近年来MP-SPM在样品微纳尺度电学输运性质测量、微纳操作、并行成像与操作以及新型力学性质测量等方面的应用,最后探讨了该技术的前沿发展以及面临的机遇与挑战.     

介观体系及其新进展

介观概念和介观体系的提出,填补了宏观体系与微观体系之间的空白,八九十年代逐步建立、发展起来的纳米材料学和团簇物理学,是介观体系的重要组成部分,它们为当今的凝聚态物理学提出了许多新的课题,并已成为凝聚态物理学和材料科学共同研究的热点之一,本文较详细地介绍了纳米材料和团簇研究的发展历史、现状,并展望了它们的未来发展方向.     

半导体介观体系的物理

介观物理是凝聚态物理中的一个新的发展方向，本文介绍了几种典型半导体介观体系中的电子输运性质。     

低温扫描隧道显微镜的研制

1986年,诺贝尔奖获得者 Binnig 及其同事 Smith 进一步发展了能工作于低温环境的扫描隧道显微镜,从而将扫描隧道显微学的研究工作推进到低温领域.利用低温扫描隧道显微镜开展了超导、电荷密度波(CDW)和自旋密度波(SDW)等方面的研究.扫描隧道谱学(STS)是扫描隧道显微学的另一分支,它的作用在于研究样品的表面电子态.在低温下进行扫描隧道谱的研究,能显著减小谱线热展宽的影响,得到更精确的数据.许多相变同时会伴随着晶格结构或电子态密度的改变,其相变点往往在液氮或液氦温区,要研究这些课题也要借助于低温扫描隧道显微镜.     

自然信息

目前物质表面的原子分辨率图像,一般是通过最近研制成功的扫描隧道式显微镜(STM)来获得的。以STM作为高分辨率探针还有改变表面结构的作用。因此,STM竟成了实现毫微米技术最主要的     

贵金属表面上磁性原子结构及其性质概述

有序排列的磁性纳米结构由于其丰富的物理性质和数据存储方面的潜在应用而受到广泛关注.随着现代生长和显微成像技术的进步,构造原子量级的结构和探测它们独特的性质已经成为可能.本文回顾了贵金属表面上的磁性金属原子有序结构的近期研究结果,其中包括一维原子弦、二维六角超晶格和量子尺寸效应诱导的新奇结构.结合低温扫描隧道显微镜、动力学蒙特卡洛模拟等实验和理论相结合的手段,对这些结构的形成条件进行了讨论,并通过扫描隧道谱和紧束缚近似计算对这些结构中的特殊电子态性质进行了研究.此外,纳米尺寸围栏中的量子受限效应对原子扩散和自组织行为有显著的影响,产生了量子诱导的自组织生长,并且可以利用尺寸变化的开口围栏实现原子级的定量原子捕获,从而抑制由生长导致的统计涨落.     

利用氢键构筑超分子纳米结构

合成了一个核中心含有6个氮的diquinoxalino(2,3-2′,3′-a,c)- phenazine(DQP)分子, 并在大气条件下用扫描隧道显微镜(STM)研究了它在高定向裂解石墨(HOPG)表面的吸附和组装行为. 利用1,14-十四二酸作为桥成功构筑了二维有序的超分子纳米结构. 结果表明, 利用分子与分子之间的氢键可以来构筑与调控超分子纳米结构.     

铂金属-有机长方形金属配合物分子的自组装行为

近日,中国科学院化学研究所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室万立骏研究小组,利用扫描隧道显微镜(STM)详细研究了铂金属-有机长方形金属配合物分子的自组装行为,并从理论上阐明了自组装的过程.相关工作发表在近期的《美国化学会会志》(J Am Chem Soc)1)上.     

激光检测摩擦力显微镜的研制

纳米摩擦学已经成为摩擦学最活跃的研究领域之一。摩擦力显微镜(Friction force microscope,简称FFM)是最近几年在原子力显微镜(Atomic force microscope,简称AFM)基础上发展起来的一种具有很高分辨率的、用于研究物质表面微观摩擦性质的探测工具。由于以往在微观尺度上对摩擦现象的研究缺乏有效手段,因此,FFM自问世以来便受到广泛重视并在纳米摩擦学领域得到应用。目前纳米摩擦学研究领域的最新成果大都由AFM和FFM得到,如微摩擦力与表面轮廓斜率的对应关系、微摩擦力的周期性、微磨损的特性等。但AFM和FFM在纳米摩擦学领域的应用研究本身还有待于深入发展。虽然国内一些单位已开展对微观摩擦学的研究和扫描探针系列显微镜的研制工作,但尚未有用FFM从事纳米摩擦磨损研究的报道。清华大学摩擦学国家重点实验室与中国科学院化学研究所于1995年5月成功地研制出国内首台FFM。本文报道了我们在仪器研制方面所作的工作。     

声子极化激元的电子能量损失谱研究进展

声子极化激元是晶体中的光学支声子与电磁波耦合形成的元激发,具有独特的中远红外介电响应、低损耗等特性,在波导、超透镜、增强的能量感应与传输等方面展现了巨大的应用潜力,因此近年来发展迅速.声子极化激元的主要实验研究手段是扫描近场光学显微镜技术,但由于缺乏合适的光源,目前在远红外波段的研究严重受限.此外,光子与声子之间大的动量失配问题也限制了光学显微镜激发大动量的声子极化激元.本文介绍了近年来扫描透射电子显微镜电子能量损失谱技术在研究声子极化激元方面的主要进展.相比于近场光学方法,电子能量损失谱具有大动量转移、宽频激发与探测、高空间分辨能力、高激发探测效率、多模式激发等优点,并且能在自支撑样品上测量,避免衬底影响.因此,基于此,研究人员取得了一系列重要研究成果,该方法已成为近场光学方法很好的补充.本文简要总结以上研究进展,并对下一步的研究前景进行了展望.     

光子隧道效应显微术

扫描隧道显微镜现在几乎已是人们的常规实验设备了。它的原理是电子隧道效应。最近,国外有人提出用类似的光子隧道效应也可获得高分辨率的显微图像。所谓光子隧道效应,即人们早在牛顿时代就已知道的一种光学现象——受抑全内反射(frustrated