Quantitative imaging of dielectric permittivity and tunability with a near-field scanning microwave microscope
我们描述了使用近场扫描微波显微镜成像的介电常数和可调谐性的体积和薄膜电介质样品的长度尺度约为1微米。显微镜是敏感的线性介电常数，以及非线性介电项，这可以作为一个功能的应用电场测量。我们引入了一个通用的有限元模型的系统，它允许获得定量的结果。我们演示了使用显微镜在7.2 GHz的370 nm厚的钛酸锶钡薄膜上的铝酸镧基板。这种技术是非破坏性的，并具有宽带（0.1-50 GHz）的能力。在介电常数= 500时，显微镜对相对介电常数变化的灵敏度为2，而非线性介电调谐灵敏度为10^-3 cm/kV。
2000-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Measuring many-body effects in carbon nanotubes with a scanning tunneling microscope
结合扫描隧道光谱和纳米管束中的光吸收，局部测量了碳纳米管中的电子-电子相互作用和激子。最大的间隙推导出在束的顶部的测量被发现是有关的内在准粒子的间隙。从光学跃迁的差异，我们推导出激子的结合能为0.4 eV的间隙和0.7 eV的第二范霍夫奇点。这为单壁碳纳米管上衬底诱导能隙重整化提供了第一个实验证据。
2009-07-02 cond-mat.mtrl-sci
A Mechanism for Cutting Carbon Nanotubes with a Scanning Tunneling Microscope
我们讨论了单壁碳纳米管的扫描隧道显微镜的尖端的电压脉冲的局部切割。尖端电压（$\mid V \mid \ge $ ~3.8 eV）是切割过程中的关键物理量。在回顾了几种可能的物理机制后，我们得出结论，切割过程依赖于通过非弹性隧穿电子和弹性形变由于尖端和样品之间的电场引起的局部粒子-空穴激发的组合来削弱碳-碳键。碳网络通过形成拓扑缺陷释放部分诱导的机械应力，拓扑缺陷充当用于形成位错的成核中心，位错动态地向键断裂传播。
2000-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Single atom manipulation and control in a scanning transmission electron microscope
我们证明了扫描透射电子显微镜（STEM）的亚原子聚焦光束可以用于可控地操纵2D石墨烯晶格中的单个掺杂剂原子。我们展示了吸附的源材料和石墨烯晶格与电子束的操作，使得单个空位缺陷可以可控地钝化由Si替代原子。我们进一步证明，这些Si缺陷可以通过电子束控制或修改（到目前为止，不受控制地），以形成新的缺陷，可以将新的原子纳入石墨烯晶格。这些研究证明了STEM在原子水平上进行原子纳米制造和2D材料化学反应基础研究的潜力。
2017-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Parameter-free extraction of Thin-Film Dielectric Constants from Scanning Near Field Microwave Microscope Measurements
我们提出了一种在微波频率下提取高空间分辨率介电常数数据的方法。扫描近场微波显微镜探测样品并采集耦合到样品的谐振腔的频率和品质因数偏移形式的数据。这里报告的方法是计算电磁场的有限元法在静态和时间依赖模式。腔微扰理论将测量的频率偏移与电磁场中存储的计算能量的变化联系起来。特别感兴趣的是薄膜材料，这里报道了一种方法来确定介电常数，而不需要使用任何拟合参数。
2009-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Formation of double ring patterns on Co2MnSi Heusler alloy thin film by anodic oxidation under scanning probe microscope
利用原子力显微镜（AFM）观察到Co2MnSi（CMS）薄膜在局部阳极氧化（LAO）过程中在电击穿电压下形成双环。利用磁力显微镜和能量色散谱研究了电晕效应和钴在环附近的偏析。双环的形成归因于LAO过程中烧蚀材料与感应磁场的相互作用。从CMS膜的未扰动区域的正向偏压输运特性的陡度表明非平衡自旋贡献。AFM针尖在磁性薄膜中的这种介观织构可以潜在地用于存储应用。
2013-04-03 cond-mat.mtrl-sci
First principles theory of inelastic currents in a scanning tunneling microscope
本文提出了一个模型探针针尖与吸附在表面上的原子之间的非弹性隧穿的第一性原理理论，推广了Tersoff和Hamann的弹性隧穿理论。非弹性电流与尖端中心的局域态密度的变化成比例，这是由于吸附物的加入。我们使用的理论来调查的振动加热的吸附低于STM针尖。我们计算了H从Si（100）-H（2 $\times$ 1）中的脱附速率随样品偏压和隧道电流的变化，发现与最近的实验数据非常吻合。
1998-02-27 cond-mat.mtrl-sci
AFM-compatible near-field scanning microwave microscope with separated excitation and sensing probes
介绍了一种工作频率为1GHz的近场扫描微波显微镜（NSMM）的设计和实验结果。我们的显微镜是独一无二的，因为传感探头与激励电极分离，以显着抑制共模信号。将共面波导图案化到可与原子力显微镜（AFM）尖端互换的氮化硅悬臂上，所述原子力显微镜尖端对于高速扫描是稳健的。在我们目前使用的接触模式中，数值分析表明，对比度来自局部介电特性和样品形貌的变化。我们的显微镜展示了在掩埋结构上实现高分辨率微波图像的能力，以及纳米颗粒，纳米线和生物样品。
2007-03-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Direct Imaging of Electron Orbitals with a Scanning Transmission Electron Microscope
本文利用二次电子电子束诱导电流成像技术对堆叠二维异质结构中的WSe2层进行原子尺度成像，发现双Se位点发射高于W位点，表明该技术可直接揭示层间键合对电子轨道的影响。
2022-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Distinction of Nuclear Spin States with the Scanning Tunneling Microscope
我们演示了旋转激发光谱与扫描隧道显微镜的物理吸附氢及其同位素氢氘和氘。观察到的激发能非常接近气相值，并显示出预期的缩放与转动惯量。由于这些能量是分子核自旋状态的特征，我们能够分别识别氢和氘的对位和邻位物种。因此，我们展示了前所未有的空间分辨率的核自旋灵敏度。
2013-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The design and the performance of an ultrahigh vacuum 3He fridge-based scanning tunneling microscope with a double deck sample stage for in-situ tip treatment
扫描隧道显微镜（STM）是在原子尺度上研究材料结构和电子性质的有力工具。低温和高磁场的STM和相关的光谱技术相结合，使我们能够调查在这些极端条件下的高能量分辨率的材料的新的物理性质。在这里，我们提出的结构和性能的双真空3He冰箱为基础的STM系统与7特斯拉超导磁体。它的特点是STM头上有一个双层样品台，因此我们可以通过场发射清洁针尖或原位制备自旋极化针尖，而无需从STM中取出样品。它还能够进行原位样品和尖端交换和制备。通过在金表面上用铌针尖测量超导能隙，确定了在T = 310 mK时扫描隧道能谱的能量分辨率为400 mK。我们证明了该STM系统的性能，通过成像的双共线磁阶的$Fe_{1+x}Te$在T= 5 K。
2018-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Superconducting Material Diagnostics using a Scanning Near-Field Microwave Microscope
我们已经开发出扫描近场微波显微镜，它可以成像的长度尺度上的超导材料的电动力学性能下降到约2 $μ$ m。显微镜能够定量成像的薄层电阻的薄膜，和表面形貌。我们证明了实用的显微镜通过图像的方块电阻的YBa 2Cu 3 O 7-D薄膜晶片，图像的散装Nb表面，和空间分辨测量Tc的YBa 2Cu 3 O 7-D薄膜。我们还讨论了一些显微镜的局限性，并总结其目前的能力。
1998-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Design and performance of an ultrahigh vacuum spectroscopic-imaging scanning tunneling microscope with a hybrid vibration isolation system
本文设计并验证了一套由气动被动与压电主动隔振台组成的超高真空SI-STM系统，结合1K低温、9T磁场和原位针尖处理，实现了长达7天的高分辨率量子材料测量。
2023-11-27 cond-mat.mtrl-sci
A novel Microwave Frequency Scanning Capacitance Microscope
本文报道了一种微波频率下的扫描电容显微镜技术。近场扫描微波显微镜探针在扫描隧道显微镜（STM）反馈的帮助下保持在样品上方约1nm的恒定高度。微波通过同轴谐振器入射到样品上，该同轴谐振器在一端终止于尖锐的尖端（相同的尖端用于传导STM），并且在另一端电容耦合到反馈电路和微波源。反馈电路保持源锁定在谐振器的谐振频率上，并输出由于样品的性质变化而引起的频移和品质因数变化。由于电容变化的空间分辨率为$\leq $ 2.5 nm。显微镜是宽带的，实验从7 GHz到11 GHz进行。我们开发了一个定量的传输线模型，将尖端与样品的相互作用视为样品中电容和有效薄层电阻的串联组合。
2002-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Scanning Tunneling Microscope Nanolithography on SrRuO3 Thin Film Surfaces
利用扫描隧道显微镜在室温下对SrRuO 3（SRO）薄膜表面进行了纳米级光刻。刻蚀线的深度随着偏置电压的增加而增加，但增加隧穿电流不会显著改变刻蚀线的深度。由实验数据得到的线宽随偏压的变化关系与基于场致蒸发的理论计算相一致。此外，成功地创建了三个正方形的纳米结构，显示了在SRO薄膜中制造纳米器件的能力。
2009-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic Imaging Using Secondary Electrons in a Scanning Transmission Electron Microscope : Experimental Observations and Possible Mechanisms
我们报告我们的详细调查高分辨率成像使用次级电子（SE）与亚纳米探针在像差校正的透射电子显微镜，日立HD 2700 C。该仪器还允许我们同时和单独获取相应的环形暗场（ADF）图像。我们证明，原子SE成像是可以实现的广泛的元素，从铀到碳。使用ADF图像作为参考，我们研究了SE图像的强度和对比度作为施加的偏压，原子序数，晶体倾斜和厚度的函数，以揭示SE成像中意外的高分辨率的起源。我们还表明，SE信号是敏感的终止物种在晶体表面。提出了原子尺度SE成像的可能机制。在原子尺度上对样品的表面和体积进行成像的能力是前所未有的，并且可以彻底改变电子显微镜和成像领域。
2010-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative topographic imaging using a near-field scanning microwave microscope
我们描述了一种使用扫描近场微波显微镜提取地形信息的技术。通过监测系统的谐振频率的变化，我们得到定量的均匀导电金属表面的形貌图像。在9.572 GHz的频率下，我们的技术允许在30微米的间隔下约55 nm的高度区分。我们目前的地形图像不均匀，进行样品和比较的高度响应和灵敏度的系统与理论预期。
1998-02-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Light emission from Na/Cu(111) induced by a scanning tunneling microscope
本文报道了用扫描隧道显微镜探测Cu（111）表面Na覆盖层的光发射测量结果以及与实验基本一致的模型计算结果。所观察到的光发射光谱示出取决于偏置电压的两个特征。当偏置电压小于在Na覆盖层外部形成的第二量子阱状态的能量时，光发射是由于等离子体介导的过程，而对于较大的偏置，光发射主要由两个能级之间的量子阱跃迁引起。
2003-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron Energy Loss Spectroscopy of 2D Materials in a Scanning Electron Microscope
Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电子研究实验室）
本文研究了在低能电子显微镜下二维材料的电子能损光谱，发现低能范围能显著增强电子-物质耦合，为相关研究提供了新的方法和视角。
2024-10-11 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A Scanning Hall Probe Microscope for high resolution, large area, variable height Magnetic Field Imaging
我们提出了一种在环境条件下工作的扫描霍尔探针显微镜。该显微镜的独特功能之一是使用相同的步进电机进行样品定位和扫描，这使得它可以在x和y方向上具有大的扫描范围（几mm），扫描分辨率为0.1 $μ$ m。已经实施了协议，以使扫描在不同的高度从样品表面。z范围为35 mm。已经开发出尺寸为1-5 $μ$ m的微结构霍尔探针。最小探针-样品距离\textless{} 2 $μ$ m已获得通过组合的新的霍尔探针和探针-样品距离调节使用音叉为基础的力检测技术。该系统还能够记录本地B（z）分布。我们讨论了应用显微镜的微磁体阵列的研究正在开发的应用程序在微系统。* gorky.shaw @ ulg.ac.be.;现住址：
2016-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A Scanning Tunneling Microscope for a Dilution Refrigerator
我们提出了一个自制的扫描隧道显微镜，已被附加到稀释冰箱的混合室的主要特点。它允许扫描隧道显微镜和光谱测量下降到低温恒温器的基础温度，T约。30 mK，外加磁场高达13 T。高度有序的热解石墨（HOPG）和二硫属化物超导体NbSe 2的地形已被成像的原子分辨率下降到T约。50 mK，由样品附近的电阻温度计测定。作为在磁场中成功运行的试验，本文研究了低磁场中超导NbSe_2的磁通线晶格。Abrikosov晶格的晶格常数显示了预期的场依赖性B^{-0.5}，STS模式下的测量清楚地显示了涡核中Andreev束缚态的态密度。
2010-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Atom-by-atom extraction using scanning tunneling microscope tip-cluster interaction
利用扫描隧道显微镜（STM）针尖-团簇相互作用研究了6 K下Ag（111）表面单原子引出过程的原子细节。使用小于35 mV的小隧穿偏压和47 kOhm的阈值隧穿电阻，从银簇中一次一个原子地提取单个原子。总能量计算和分子动力学模拟的结合表明，原子提取势垒的降低后，接近尖端的集群。因此，仅仅调整尖端和团簇之间的接近度就可以控制提取过程，并且足以提取原子。原子精确的控制和再现性的过程中证明了通过反复提取单个原子从银原子簇上原子的基础上。
2006-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
The new FAST module: a portable and transparent add-on module for time-resolved investigations with commercial scanning probe microscopes
时间分辨率是扫描探针显微镜（SPM）最严重的限制之一，因为典型的图像采集时间大约为几秒甚至几分钟。因此，在表面发生的动态过程（例如表面扩散，薄膜生长，自组装和化学反应）的表征不能彻底解决传统的SPM。为了克服这一限制，几年前，我们开发了FAST模块的第一个原型，这是一种能够以视频速率或更高频率驱动商业扫描隧道显微镜（STM）的附加仪器。在这里，我们报告了一个完全重新设计的FAST模块版本，具有更好的性能和用户体验，可用于STM和原子力显微镜（AFM），并提供额外的功能，如原子跟踪模式。FAST模块的所有新功能，包括不同商业仪器之间的便携性，都进行了详细描述和实际演示。
2019-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Localized reversible nanoscale phase separation in Pr_0.63Ca_0.37MnO_3 single crystal using a scanning tunneling microscope tip
本文报道了用扫描隧道显微镜针尖对Pr_（0.63）Ca_（0.37）MnO_3单晶进行电流注入，使其电荷有序绝缘（COI）态局部区域失稳的现象。这导致受控的相分离和形成的局部金属纳米岛的COI矩阵已被检测到的本地隧道电导映射。即使在将注入电流减小到较低值之后，由此产生的金属区域仍然存在。通过注入大小相似但极性相反的电流，可以恢复原始的电导状态。因此，我们实现了可逆的纳米级相分离，从而产生了可能性，以“写，读，擦除”的绝缘矩阵中的纳米尺寸的导电区域具有高的空间分辨率。
2007-09-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Microstructure-dependent local strain behavior in polycrystals through in situ scanning electron microscope tensile experiments
利用激光烧蚀多晶金属（镍基高温合金Rene 88 DT）表面铂纳米颗粒的数字图像相关技术，获得了室温下原位扫描电子显微镜拉伸实验的局部应变行为。通过将此信息与EBSD的晶体学取向融合，随后的分析表明，平均最大剪切应变倾向于随着施密德因子的增加而增加。此外，最大剪切应变的极端值范围也在靠近晶界处增加，这意味着在多晶Rene 88 DT中，在刚刚超过屈服的应变下，晶界和三重结会积累塑性。原位实验阐明这种类型的微观结构-性能关系对于理解高温下多晶金属中的损伤成核可能是重要的。
2009-05-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Proposed alteration of images of molecular orbitals obtained using a scanning tunnelling microscope as a probe of electron correlation
扫描隧道光谱（STS）允许对从支撑衬底解耦的单个分子成像。所获得的图像通常被解释为分子轨道的平方模量，由平均场电子-电子相互作用修饰。在这里，我们证明了电子关联超出平均场的影响定性地改变了不相关的STS图像。我们的证据是基于从头计算的STS图像的平面分子与金属中心。我们发现，多体相关性显着改变的图像光谱重量接近金属中心的分子。这种变化足够大，可以通过实验进行评估，并在分子-底物相互作用中存活。
2012-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cryogen-free scanning gate microscope for the characterization of Si/Si$_{0.7}$Ge$_{0.3}$ quantum devices at milli-Kelvin temperatures
硅可以被同位素富集，允许制造高度相干的半导体自旋量子比特。然而，体硅的导带表现出六重谷简并，这可能会对硅量子器件的性能产生不利影响。到目前为止，硅中谷态的空间表征仍然有限。此外，需要用于探测功能电子器件中的谷态的技术。本文描述了一种用于在mK温度下表征Si/Si $_{0.7}$ Ge $_{0.3}$量子器件的无致冷剂扫描栅显微镜。该显微镜基于Pan-walker设计，具有粗定位压电堆栈和细扫描压电管。钨显微镜针尖连接到音叉上，用于主动控制针尖到样本的距离。为了降低脉冲管制冷机的振动噪声，我们利用主动和被动隔振机制，并实现了$\sim$ 2 nm的$z$均方根噪声。我们的显微镜被设计用于表征功能齐全的Si/Si $_{0.7}$ Ge $_{0.3}$量子器件。作为概念证明，我们使用显微镜来操纵Si量子点的电荷占据，为量子器件和材料的探索开辟了一系列可能性。
2021-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Carbon-fiber tips for scanning probe microscopes and molecular electronics experiments
我们制造和表征碳纤维尖端，用于结合扫描隧道和力显微镜的压电石英音叉力传感器的基础上。一个电化学制造程序来蚀刻的提示是用来产生可重复的子100纳米的顶点。我们还研究了电子输运通过单分子结形成的一个单一的octanethethernet分子结合的巯基锚定基团的金电极和连接到碳尖的甲基。我们观察到存在的电导平台在拉伸的分子桥，这是一个分子结的形成的签名。
2012-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Design and performance of an ultra-high vacuum spin-polarized scanning tunneling microscope operating at 30 mK and in a vector magnetic field
我们描述的设计和性能的扫描隧道显微镜（STM）的基础温度为30 mK的矢量磁场。低温是基于一个超高真空（UHV）顶部加载湿稀释冰箱，其中包含一个矢量磁铁，允许场高达9 T垂直和4 T平行于样品。STM被放置在一个多腔室的超高真空系统中，该系统允许原位制备和交换样品和尖端。整个系统安装在一个150吨重的混凝土块上，由气动隔离器悬挂，安装在一个隔音和电磁屏蔽的实验室中，该实验室针对极低噪声的扫描探头测量进行了优化。我们展示了整体性能，说明原子分辨率和准粒子干涉成像和详细的实验室和显微镜的振动噪声。我们还通过测量Re（0001）的超导能隙来确定电子温度，并说明了Pt（111）上单个Fe原子的自旋激发的依赖于磁场的测量。最后，我们通过对W（110）上Fe双层的磁结构成像来证明自旋分辨率。
2018-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Calibration of Scanning Thermal Microscope using Optimal Estimation of Function Parameters by Iterated Linearization
针对扫描热显微镜校准因非线性依赖、校准点少导致的计量学难题，提出用OEFPIL算法单步稳健评估局部热导率及其不确定度以简化流程，并测试了SThM校准用于自动化测量的适用性。
2025-01-15 cond-mat.mtrl-sci physics.data-an
Quantitative Imaging of Sheet Resistance with a Scanning Near-Field Microwave Microscope
我们描述了在共振扫描近场微波显微镜中通过监测频率偏移和品质因数来定量成像金属薄膜的薄层电阻。该技术允许在0.1至50 GHz的频率范围内以每像素约10 ms的速度快速采集图像。在其当前配置中，该系统可以解决100欧姆/平方膜的薄层电阻变化小至0.6欧姆/平方。我们证明了它的使用在7.5 GHz的YBa 2Cu 3 O 7（YBCO）薄膜上的5厘米直径的蓝宝石晶片上产生的定量薄层电阻图像。
1997-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Construction of a Versatile Ultra-Low Temperature Scanning Tunneling Microscope
我们研制了一台基于稀释制冷器的超低温扫描隧道显微镜（ULT-STM），工作温度低至30 mK，磁场高达6 T，工作环境为超高真空（UHV）。除了这些极端操作条件外，该STM还具有其他基于DR的ULT-STM所不具备的几个独特功能。可以将STM针尖以及在UHV环境中制备的具有清洁表面的样品装载到STM头，保持低温和UHV条件。然后，系统可以在3小时内冷却回接近基础温度。由于这些能力，它不仅可用于可分裂材料，而且几乎可用于所有导电材料。本发明的ULT-STM在存在磁场的情况下甚至在场扫描期间也具有异常高的稳定性。我们详细介绍了它的设计，性能和应用的低温物理。
2007-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Single-Spin Microscope with Sub-Nanoscale Resolution Based on Optically Detected Magnetic Resonance
我们总结了我们的新的扫描磁三维成像系统。该扫描系统使用光学检测的磁共振在一个单一的氮空位中心的钻石。理论分析和首次实验验证表明，该方法在室温下具有单自旋灵敏度和亚纳米级的空间分辨率。
2009-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modeling of a Cantilever-Based Near-Field Scanning Microwave Microscope
我们提出了一个详细的建模和表征，我们的可扩展的微波纳米探针，这是一个微制造的基于微波的扫描微波探针与分离的激励和传感电极。使用有限元分析，尖端-样品相互作用被建模为在我们的工作频率接近1GHz的尖端电极和地面之间的小阻抗变化。悬臂的等效集总元件可以通过匹配网络的传输线模拟来确定，该匹配网络将悬臂信号路由到50欧姆馈线。在微波电子学中，背景共模信号在放大器级之前被消除，从而获得高灵敏度（低于1阿法拉电容变化）。微波探针的实验特性进行离子注入硅晶片和图案化的半导体样品。可以使用探头的不同反射模式来实现纯电信号或形貌信号。
2008-01-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
An Automated Scanning Transmission Electron Microscope Guided by Sparse Data Analytics
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；Washington State University – Tri-Cities（华盛顿州立大学三城分校）
人工智能（AI）有望重塑科学探究，并在储能、量子计算和生物医学等领域实现突破性发现。扫描透射电子显微镜（STEM）是化学和材料系统研究的基石，将从人工智能驱动的自动化中受益匪浅。然而，目前低水平仪器控制以及可概括和可解释的特征检测存在障碍，使得真正的自动化显微镜变得不切实际。在这里，我们讨论了由新兴的稀疏数据分析指导的闭环仪器控制平台的设计。我们演示了如何通过机器学习结合有限的$a$ $priori$知识和基于任务的歧视来通知集中式控制器，可以驱动飞行实验决策。该平台开启了对各种材料特征的实用、自动化分析，从而实现了新的高通量和统计研究。
2021-09-30 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Probing Dirac Fermion Dynamics in Topological Insulator Bi$_2$Se$_3$ Films with Scanning Tunneling Microscope
利用扫描隧道显微镜和光谱学研究了拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$薄膜中狄拉克费米子的飞秒动力学.在二维极限下，体电子被量子化，量子化可以通过薄膜厚度控制。通过研究驻波（准粒子干涉图样）的空间衰减，直接测量了拓扑表面态电子的相位弛豫长度$l_ϕ$和非弹性散射寿命$τ$与能量和膜厚的关系.我们发现，$τ$表现出显着的$(E-E_F)^{-2}$能量依赖性，并增加与膜厚度。我们发现，所揭示的功能是典型的表面和体状态之间的电子-电子散射。
2015-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Competing scanning tunneling microscope tip-interlayer interactions for twisted multilayer graphene on the a-plane SiC surface
首次获得了在n+6 H-SiC a面非极性表面上生长的单层和扭曲多层外延石墨烯态的扫描隧道显微镜（STM）图像。通过将来自双层石墨烯的棒和球模型的莫尔图案与实验获得的图像进行比较，确定扭曲的石墨烯在顶部两层之间具有5.4°的旋转角。此外，实验莫尔图案显示动态行为，连续洗牌之间的两个稳定的表面安排一个键长分开。莫尔条纹的位移超过1 nm，便于STM观察。这种动态行为的解释归因于STM针尖和石墨烯样品之间的静电相互作用。
2015-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interferometer-controlled soft X-ray scanning photoemission microscope at SOLEIL
ANTARES光束线（BL），一种新的软X射线扫描光电子显微镜位于SOLEIL同步辐射储存环已设计，建造和调试。所实施的干涉仪控制允许精确测量菲涅耳波带片（FZP）相对于样品的横向位置。一个有效的样品位置反馈已经实现了在静态模式下的实验期间，与一个固定的FZP位置进行纳米角度分辨光电子能谱学（纳米ARPES）测量所需的。同样，当在轻元素的吸收边缘周围执行典型的X射线吸收实验时，在FZP的平移期间，FZP相对于样品的位置已经获得了长期稳定性。此外，干涉测量系统的全自动反馈数字控制提供了所记录的二维图像的极低的正交失真。该显微镜是衍射有限的分辨率设置为几十纳米的质量的波带片。详细的干涉系统的设计和第一次调试结果的简要说明在这里。
2012-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A 350 mK, 9 T scanning tunneling microscope for the study of superconducting thin films and single crystals
我们报道了一种低温、高场扫描隧道显微镜（STM）的结构和性能，该显微镜工作温度低至350 mK，磁场高达9 T，具有薄膜沉积和原位劈裂能力。主要的重点在于STM头的简单设计，允许顶部加载的样品和创新的样品架设计，使我们能够获得光谱数据的超导薄膜原位生长在绝缘衬底上。文中还介绍了样品输送、样品室和隔振方案等其他设计细节。我们通过对NbSe 2单晶的原子分辨率成像和光谱以及对均匀无序的NbN薄膜的光谱图证明了我们的仪器的能力。
2013-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Optical Band Engineering of Monolayer WSe2 in a Scanning Tunneling Microscope
本研究利用配备近场连续波激光的光学扫描隧道显微镜，直接测量单层WSe₂的光缀饰态电子结构，发现场强在带隙共振时强烈影响隧穿能隙与态密度，为纳米尺度量子材料光缀饰态的调控提供了实验依据。
2024-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Longitudinal and transverse electron paramagnetic resonance in a scanning tunneling microscope
电子顺磁共振（EPR）谱被广泛用于表征顺磁性配合物。最近，EPR与扫描隧道显微镜（STM）相结合，实现了亚埃空间分辨率的单自旋灵敏度。然而，STM中EPR的激发机制存在广泛的争论，引起了人们对这项技术广泛应用的担忧。在这里，我们提出了一个广泛的实验研究和建模的EPR-STM的Fe和氢化的Ti原子在MgO表面上。我们的研究结果支持了一种压电耦合机制，即EPR物种在STM针尖的非均匀磁场中振荡。基于布洛赫方程结合原子多重态计算的分析确定了不同的EPR驱动力。具体而言，横向磁场梯度驱动自旋1/2氢化的Ti，而纵向磁场梯度驱动自旋2 Fe。此外，我们的研究结果突出了潜在的压电耦合诱导电偶极矩，从而扩大了范围的EPR-STM的非极性物种和非线性激发计划。
2020-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Near-field scanning microwave microscope for interline capacitance characterization of nanoelectronics interconnect
提出了一种非接触式测量Cu/low-k互连线间电容的方法。它是基于一个微型测试车辆的净电容为几个毫微微法拉形成的两个20 μ m长的平行线（线）的宽度和间距相同的互连线的利益。每条线都连接到一个小的测试焊盘。车辆阻抗是在4 GHz下通过探头尺寸为10 μm的近场微波探头通过探头与车辆测试垫的电容耦合来测量的。在4 GHz下的全三维有限元建模证实了微波辐射集中在形成车辆的两条电线之间。一个分析集总元件模型和短路/开路校准方法已被提出来提取线间电容值从测量数据。我们已经验证了几个测试车辆上的铜和低k电介质的300毫米晶圆的技术。车辆线间距范围为0.09至1 μm，铜线宽度为0.15 μm。这是近场扫描微波显微镜首次应用于测试车辆的集总元件阻抗的测量。
2011-08-10 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Implementing dynamic high-performance computing supported workflows on Scanning Transmission Electron Microscope
本文提出将STEM-EELS与HPC和机器学习无缝集成，构建含目标查找与DKL的动态工作流，以提升全球70%可用STEM的材料表征效率与范围。
2024-06-16 cond-mat.mtrl-sci cs.HC physics.ins-det
Integration of Scanning Probe Microscope with High-Performance Computing: fixed-policy and reward-driven workflows implementation
University of Tennessee（田纳西大学）；Oxford Instruments Asylum Research（牛津仪器庇护研究公司）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；National Cheng Kung University（国立成功大学）；the Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本文构建了Python接口库和通用平台，将SPM控制与高性能计算集成，并实现固定策略与奖励驱动工作流，为自动化扫描探针显微镜科学发现提供完整基础设施。
2024-05-20 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
