用于微区阻抗测量的STM探针的制备

基于扫描隧道显微镜（scanning tunneling micmscope，STM）的新型扫描阻抗显微镜（scarming impedance microscope，SIM）可以对绝缘电介质表而的阻抗性质进行测量，但由于传统STM针尖不适用于这种模式，需要制备新型的探针。介绍了利用电化学腐蚀法制备SIM针尖的工艺，研究了制备过程中各种条件的控制对针尖质量的影响。根据实验结果，对切断时问的控制效果提出了与以往经验不同的看法。最后通过实验分析了适用于阻抗性质扫描的针尖特点，认为适用于阻抗扫描的针尖其曲率半径应在100～200nm之间，且具有小的纵横比和一级新月结构。     

外电场下扫描隧道显微镜铱针尖电子结构的理论研究

本文利用离散变分-局域自旋密度泛函方法,对外电场作用下的扫描隧道显微镜(简称STM)铱针尖电子结构进行了研究,并对同一针尖在不同的极性偏压下,可以获得不同分辨率的STM图象的实验事实进行了初步解释.     

组装碳纳米管扫描隧道显微镜针尖

探索了用高频交变电场电泳辅助钨针尖粘碳管来组装CNT针尖的有效方法,比较得出实验的最佳参数。用该方法制作的CNT针尖用于扫描隧道显微镜(STM),得到了高定向石墨表面的阶梯像。     

半金属 Bi（111）表面上的单分子磁体 Fe4

单分子磁体具有独特的磁学性质,如磁化强度的量子隧穿和量子相干振荡.该实验利用了STM针尖沉积方法,把单分子磁体Fe4沉积到比较惰性的半金属Bi(111)表面,并利用低温扫描隧道显微镜(LT-STM)观察了分子的形貌,发现分子的结构完整;还利用扫描隧道谱(STS)技术测量了分子的态密度分布和HOMO-LUMO能隙,为单分子磁体Fe4的应用提供了一定的参考意义.     

用扫描电容显微镜(SCM)研究金基底上的铝纳米粒子

对升高模式扫描电容显微镜(LM-SCM)进行了理论分析,发现在小振幅近似下针尖的振幅直接正比于样品表面电容的梯度分布。利用升高模式扫描电容显微镜(LM-SCM)研究了金基底上铝纳米粒子的形貌和表面电容,分析了电容像的衬度与针尖的提升高度之间关系,并在实验中得到了验证。     

惯性步进扫描器控制接口的设计

介绍了一种采用惯性步进型扫描器的新型扫描隧道显微镜(STM)的设计,研制出了一种用于该扫描器的接口电路.文章重点对该扫描器的位置粗调驱动电路和隧道电流前置放大电路等接口进行了设计,并完成了该接口的制作和调试,最后在使用该接口电路的新型SIM上扫描出具有较高分辨率的镀金铜的表面形貌.测试表明,该接口工作稳定,使用方便,并能发挥该惯性步进型扫描器高稳定性的优点.     

对一种新型全有机复合薄膜的超高密度信息存储研究

用真空热壁法生长了一种新型全有机复合薄膜TTF/m-NBP(tetrathiofulvalene/m-nitrobenzylidene propanedinitrile)。用透射电子显微镜和傅立叶变换红外光谱对薄膜的表征结果证明,该制备方法能够生长出较大面积的化学结构完善的单晶薄膜。用原子力显微镜(AFM)和扫描隧道显微镜(STM)都观察到了TTF/m-NBP薄膜表面的原子级分辨像。通过STM针尖施加脉冲电压在TTF/m-NBP薄膜上实现了纳米级的信息存储,最小记录点直径约为1.2nm。扫描隧道谱分析表明TTF/m-NBP薄膜具有很好的电开关“记忆”特性。初步研究认为其电开关机制可能主要是脉冲电压诱发的TTF电子给体与m-NBP电子受体分子间的电荷转移的变化所致。     

新型光纤探针的研制与应用

采用熔拉与腐蚀相结合的方法，制作出了能用于近场探测的新型光纤探针。该制作方法不需要复杂的仪器设备，具有费用低廉、重复性好等优点。镀金膜的直锥型光纤探针首次用于扫描隧道显微镜，由于针尖的曲率半径比铂铱针更小，因此可获得更精细的信息，并可提高图像的分辨率。弯曲型光纤探针固定于特别设计的支架后，可作为悬臂探针用于原子力显微镜和近场光学显微镜。最后讨论了针尖的不同形状及不同镀膜对实验结果的影响。     

功率谱估计在扫描隧道显微术中的应用

扫描隧道显微镜(简称STM)所采集到的隧道电流信号,不仅包含着表征样品的表面形貌和分子结构的有效信号,而且还隐含着整个扫描隧道显微系统的动态特性.针对STM采集的信号,运用短时傅立叶变换对其波形数据进行功率谱密度估计,对信号在频率域中的特征向量加以提取.结果表明:基于谱空间的特征向量,准确地分辨出了工频在信号中的干扰,也能有效地解释和分析STM系统的动态特性,进而认为存在一小阻尼系统对信号施以影响;此外,分析的结果可以为STM扫描过程的控制,诊断以及扫描图像的重建和解释提供有力的理论指导.     

扫描隧道显微镜针尖制备及其影响因素的研究

利用电化学腐蚀方法制备了扫描隧道显微镜的针尖，同时对影响针尖和尖度的各种因素进行了实验研究，并分析其电化学原理 。