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 microscope, STM)的新型扫描阻抗显微镜(scanning impedance microscope, SIM)可以对绝缘电介质表面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,对切断时间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100～200 nm之间,且具有小的纵横比和一级新月结构.     

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。     

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。     

Cu(110)-O表面NC-AFM探针针尖的纳米指纹识别技术研究

在扫描探针显微镜(SPM)技术(包括原子力显微镜(AFM)、扫描隧道显微镜(STM)以及开尔文力探针显微镜(KPFM)等)中,探针针尖的状态和种类对于研究材料表面的物理、化学性质有着重要的影响.本论文以Cu(110)-O为例,主要研究利用AFM针尖控制技术对Cu(110)-O的不同相位,表面扫描结果及相位形成原因,Cu,O原子的关系以及针尖与表面原子种类识别的形成原因等.针对探针针尖原子种类以及尖锐程度的不同,证实了O原子针尖以及Cu原子针尖作用下对Cu(110)-O表面的Cu,O原子具有化学识别的功能.同时,研究发现针尖状态对材料表面信息识别具有重要影响,并给出了具体的解释和讨论.本研究对AFM表面原子成像、原子种类化学识别具有重要意义.     

单分子二极管整流特性的第一性原理计算

在分子电子学领域中, 设计分子的结构可以实现特定的功能. 单分子二极管的整流行为是极具吸引力的器件功能之一. 研究了对称分子和非对称分子结的电子输运, 分别对应为四苯基和二嘧啶基二苯基单分子结, 二者均是共价结合到两金属电极. 与其同源对称嵌段相比, 非对称二嵌段分子表现出明显的整流行为, 且电子输运方向是从二苯基流向二嘧啶基. 利用密度泛函理论(density functional theory, DFT)和非平衡格林函数(non-equilibrium Green's function, NEGF)结合的第一性原理方法研究了单分子结的电子结构及其量子输运. 电流-电压 ($I$-$V$)曲线的非对称性可以用非对称分子二嵌段在偏压下由于电子态的局域性带来的非平衡效应进行解释. 本理论计算定性上符合其他小组的实验结果, 且尝试了不同的末端接触. 结果发现, 实验中的扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope, STM)针尖接触结构会一定程度地抵消非对称分子的整流效应, 而 STM 针尖接触结构的结果分析也符合之前的理论预测.     

整体穿刺机织布顶弯模式下的钢针针尖形态优化

整体穿刺是一种制造纤维立体织物的工艺技术.穿刺过程中钢针针尖与碳布之间产生顶压、摩擦作用,碳布损伤和针尖破坏是影响穿刺织物质量的主要因素.为选择合理的钢针结构形态,建立了机织布顶弯模式下钢针针尖的力学模型,提出了针尖压弯微分方程和边界条件,得出了不同曲线形状针尖临界压力的方程,并用MathCAD软件求出了临界压力的数值解,为确定合理的针尖形态提供了理论依据.     

扫描隧道显微镜对碳颗粒形貌的研究

通过用电化学腐蚀法制作针尖以及制备碳颗粒和高温定向热解石墨样品,利用STM研究高温定向热解石墨和碳颗粒的结构特征及其形貌,通过热解石墨六角型结构碳原子间距对系统定标,可估测碳颗粒的尺度。     

电化学液膜法腐蚀制备STM探针及其扫描应用

高质量的扫描探针是保证扫描隧道显微镜的超高分辨率的关键。为了制备出原子级分辨能力的探针,本文设计了新型制备扫描隧道显微镜探针装置。该装置在成功避免了传统制备方法的缺点同时,在制备可控性上有了很大的提高。基于此装置,采用电化学腐蚀的方法制备出扫描隧道显微镜探针,扫描电镜表征探针针尖显示尖端异常尖锐。应用于实际Ga As(001)表面扫描可以获得原子级分辨的扫描图,从而进一步证明了利用该新装置可以制备高质量STM探针针尖。     

超声原子力显微镜接触模式下样品有限元分析

通过ANSYS有限元的方法对接触模式下的样品进行静力学仿真,以获得不同载荷、不同内部结构大小、不同内部结构位置以及不同材料时针尖和样品接触形变及刚度变化。     

时间与温度对纳米光纤针尖腐蚀影响的研究

为增大纳米光纤针尖的锥角(即透过率),通过实验研究了腐蚀时间与温度对光纤针尖锥角、直径及表面的影响,结果表明,光纤针尖的腐蚀是非自动截止的,针尖的锥角和直径随着腐蚀时间的增加而增大,提高温度可改善针尖表面,通过选取腐蚀时间与温度可以制作不同的纳米光纤针尖.     

外场作用下CO2分子结构及特性研究

以CC-PVDZ为基组,采用筛选的B1B95密度泛函方法研究了不同外电场对CO2分子结构和特性的影响. 研究发现：CO2的结构参数与电场有明显的依赖关系;CO2分子体系的总能量、偶极矩及HOMO与LUMO能级均会受电场的影响;基于外电场对能隙的影响,可以发现外电场会影响CO2参与化学反应的能力;同时CO2红外光谱的特征峰与光谱强度均会受到外电场的影响,且在外电场作用下CO2还会产生新的红外特征峰,因此可通过外电场对分子红外光谱进行调控,进而便于捕捉相关谱图信息;最后通过考察CO2分子中1C-2O键的解离势垒受外电场的影响情况,发现1C-2O键解离势垒与外电场具有极高的相关性,研究结果为电场降解CO2提供了重要的理论依据.     

TiC分子在外电场中的能量研究

采用密度泛函理论,选取B3P86/6-311++g(d,p)优化方法,研究了外电场对TiC分子的总能量、最高占据轨道能量、最低空轨道能量,以及能隙的影响.结果表明,外电场从0.0增加到0.015 a.u.时,体系的总能量随着外电场的增加而逐渐增大,但外电场从0.02 a.u.增加到0.05 a.u.时,总能量却随着电场的增加而减少;最高占据轨道能量EH、最低空轨道能量EL,以及能隙EG均随着外电场的增加而减小.能隙EG的减小,表明外电场使TiC分子的活性增加.因此,当TiC分子作为国际热核聚变实验堆第一壁候选材料时,应该考虑外电场导致TiC分子活性增加的不利影响.     

外加电场下谐振子量子线的电子拉曼散射

文章研究了外加电场下谐振子量子线的电子拉曼散射.利用有效质量近似,以GaAs材料为例,计算了微分散射截面,结果表明,谐振子频率和外加电场的强度对拉曼光谱均有影响.拉曼光谱的峰值随着外加电场强度的增大而增大;在恒定的外加电场下,与电场方向相同的谐振子频率只影响峰值的大小,而与电场方向垂直方向的谐振子频率还对峰值的位置有影...     

外电场对双极荷电颗粒碰撞及凝聚的影响

为确定外电场对双极凝聚的影响,采用FORTRAN程序,通过计算得到颗粒在一定电流体场条件下的电荷分布统计规律,并考察外电场对双极荷电颗粒间的碰撞凝聚规律.计算结果表明,只有当荷电颗粒所受电场力与阻力的量级之比接近于1时,外电场才能起到增强双极凝聚效果的作用;在相同条件下,颗粒直径越大,外电场增强双极荷电颗粒的碰撞效果也越大.     

双极荷电颗粒在外加交变电场中的静电凝聚

为了定量分析外加交变电场对双极荷电颗粒静电凝聚的影响,基于双极荷电颗粒在交变电场中的静电凝聚系数公式,利用数值计算的方法求解了荷电颗粒凝聚的数量平衡方程,得到了不同时刻颗粒数量浓度、颗粒带电量和颗粒粒径的关系曲线,比较了外电场存在与否时颗粒数量浓度的变化。结果表明:对于初始单弥散度带任意电荷量的颗粒,其数量浓度随凝聚时间单调减少;外加交变电场能够有效地促进双极荷电颗粒间的凝聚;颗粒上所带的电荷量越大,凝聚效果越明显。     

CO在外电场下的分子特性和势能函数研究

本文选用B3LYP方法,在Aug-cc-pvtz基组水平上研究了不同外电场下CO分子基态几何结构,电荷布居,偶极矩,振动频率和能量.结果表明优化的结构与实验符合较好,随电场增加,CO分子键长增加,振动频率减弱,能量先增大后减小.偶极矩在数值上随反向电场增加而增加.用相同的方法和基组计算了不同外电场下CO分子的单点势能值,采用Morse势模型对无电场下势能曲线进行拟合,得到的数值与实验吻合.在外电场作用下,单点势能值获得的势能曲线低于无电场时的势能曲线.     

强外电场作用下 AlF 分子的结构和激发特性

在沿 Al-F 连线方向的不同外电场（0 ~ 2. 571 125 × 1010V/m）下,采用密度泛函（DFT）方法中的 LSDA 在B3LYP /3 21G 基组水平上,优化得到氟化铝（AlF）分子的基态结构参数、电荷分布、电偶极矩、最高占据轨道（HOMO）能量、最低空轨道（LUMO）能量、能隙和费米能级。在同样的外电场作用下,采用杂化 CIS-DFT 方法（CIS-LSDA）,使用相同的基组,研究 AlF 分子的激发能和振子强度。结果表明：随着外电场的增大,AlF 分子总能量先增大后减小,电偶极矩先减小后增大,基态键长呈现先减小后增加、再不断减小的变化;电场使振子强度有的增大有的减小,影响比较复杂,说明外电场影响了电子的跃迁光谱强度。     

基于分子动力学模拟研究电场对NaCl水溶液性质的影响

应用分子动力学模拟方法研究了在常温常压下、不同粒子数的NaCl水溶液在无外电场和有外电场（）作用下的微观结构和动力学性质.研究发现在外电场作用下，NaCl水溶液呈现更加有序的结构；离子近程水化的结构也发生了变化，阴阳离子第一水化圈的水分子数减少；配位数也降低.     

Field-Induced structure and pair distribution function of fractals

The structure transitions in cluster-cluster aggregation (CCA) and diffusion-limited aggregation (DLA) under external electric fields have been investigated by computer simulations. With the increase of external electric field, there exists a structure transition from disorder to order, i. e., the aggregates change from fractals of diffusion-limited CCA and DLA to the electrorheological chains parallel to electric field. Pair distribution shows, the system changes from local order to long-range order gradually with the external field rising.     

外电场引起PbTiO3微粉／环己酮悬浮体系透光率变化的研究

本文报道了外电场引起分散在环己酮中的PbTiO3(PT)微粉悬浮体系的透光率的改变。PT微粉是由Sol-Gel法和水热法制备而成的，然后超声分散在环己酮中。实验结果表明，PT微粉的偶极矩在外电场的作用下，转到平行于电场的方向，由此而造成了透光率的变化。本文研究了透光率变化与外电场强度，悬浮体系的浓度，入射光波长，PT微粉粒子的尺寸和形状诸因素之间的关系。