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
Scanning tunneling microscopy using CO-terminated probes with tilted and straight geometries
结合扫描隧道显微镜与模拟，研究了CO功能化针尖倾角对吸附在Cu(111)上的Cu原子和CO分子形貌的影响，揭示了隧道电流的针尖轨道组成及p轨道的作用。
2024-09-06 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of tunnel current between scanning tunneling microscopy tip and hydrogen-adsorbed Si(001) surface
利用第一性原理电子传导理论研究了氢吸附Si（001）表面的扫描隧道显微镜（STM）图像。所得的STM图像和扫描隧道光谱与实验结果一致。裸二聚体的$π$态对隧道电流的贡献非常大，而二聚体的$σ$态对STM图像几乎没有影响。隧道电流不通过二聚体的中心，而是通过具有局部回路电流的二聚体的边缘。此外，当尖端存在于氢吸附的二聚体上方时，相邻裸二聚体的$π$态对隧道电流有一定的贡献。这导致STM图像，其中邻近裸二聚体的氢吸附二聚体看起来比被氢吸附二聚体包围的那些高。这些结果与STM观察到的实验图像一致。
2006-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Electrostatic Forces in Contact Mode Scanning Force Microscopy
在这$\ll$的贡献，我们解决的问题，在何种程度上表面电荷影响接触模式扫描力显微镜测量。因此，我们设计的样品中，我们可以产生局部的电场分布附近的表面时，需要的。我们进行了一系列实验，其中我们改变了尖端的负载、悬臂的刚度和样品表面的硬度。%结果表明，只有对于软的悬臂梁，才能检测到尖端和表面电荷之间的静电相互作用，而不管表面性质如何，即，e.基本上不管它的硬度。%我们解释了这些结果通过一个模型的基础上改变的尖端样品电位之间的额外的电场带电尖端和表面电荷。
2010-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Electric field and tip geometry effects on dielectrophoretic growth of carbon nanotube nanofibrils on scanning probes
单壁碳纳米管（SWNT）纳米纤维组装到各种导电扫描探针，包括原子力显微镜（AFM）的尖端和扫描隧道显微镜（STM）针使用正介电泳（DEP）。施加的电场的大小在1-20 V的范围内变化，以研究其对组装的SWNT纳米纤丝的尺寸的影响。随着电压从5 V增加到18 V，长度和直径都渐近地增长。低于4 V，由于相对于布朗运动的相对弱的DEP力，不能实现SWNT纳米纤丝的稳定附着。在20 V和更高的电压下，低质量的纳米原纤由掺入大量杂质产生。对于中间电压，实现了最佳的纳米原纤维，虽然关键是这个组件是在尖端浸没在单壁碳纳米管悬浮液滴的润湿行为。这个过程进行了监测，在现场相关的润湿角和探针的几何形状（锥角和尖端高度），揭示了探针与窄锥角和长柄是最佳的。有人提出，这是由于探针顶端的润湿较少，因此减少了毛细作用力，特别是在纳米原纤拉伸过程中的力瞬变。相对刚性的探针（力常数>= 2 N/m）在润湿和去润湿时没有表现出可感知的悬臂弯曲，导致最稳定的过程控制。
2011-06-19 cond-mat.mtrl-sci
A method for measuring the contact area in instrumented indentation testing by tip scanning probe microscopy imaging
接触面积的确定是通过仪器化压痕测试获得诸如硬度或弹性模量等机械性能的关键步骤。有两类程序专门用于提取该区域：一方面，需要残留印迹成像的死后测量，另一方面，仅依赖于载荷与穿透深度曲线的直接方法。随着原子力显微镜和压痕尖端扫描探针显微镜等内置扫描探针显微镜成像能力的发展，上一代压痕设备使系统的残留压痕成像更快、更可靠。本文介绍了一种新的事后分析方法，并通过覆盖大范围材料的数值和实验基准，与现有的三种经典直接方法进行了进一步比较。结果表明，新方法系统地导致较低的误差水平，无论材料的类型。还讨论了新方法与直接方法的优点和缺点，证明了其在轻松提取机械性能方面的效率，并具有更高的置信度。
2014-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Energy-resolved tip-orbital fingerprint in scanning tunneling spectroscopy based on the revised Chen's derivative rule
本文实现了修正Chen导数规则以高效模拟扫描隧道谱的dI/dV，揭示了针尖轨道引起的能量分辨指纹，为理解电子隧穿过程和研究材料表面电子性质提供了新方法。
2025-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Discrimination and analysis of interactions in non-contact Scanning Force Microscopy
提出了一种分离和定量表征非接触式扫描力显微镜针尖-样品相互作用中静电和范德华作用的方法。它是基于同时测量悬臂梁偏转，振荡幅度和频移作为尖端样品电压和尖端样品距离的函数，以及先进的数据处理。以偏置电压为快扫描，针尖-样品距离为慢扫描，在固定的横向位置采集数据作为相互作用图像。由于静电相互作用与针尖-样品电压的二次依赖性，范德华力可以从静电力中分离出来。使用适当的数据处理范德华相互作用，电容以及接触电位可以确定为从力以及从频移数据的尖端-样品距离的函数。共振频率偏移的测量产生非常高的信噪比和测量量的绝对校准，而悬臂梁偏转的采集允许确定尖端-样品距离。分离和定量分析的范德华力和静电相互作用，在目前的工作中提出的结果在精确和可重复的测量尖端样品相互作用，将显着提高解释的SFM数据，并将大大有助于表征纳米级性能的SFM。
2006-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Highly reproducible low temperature scanning tunnelling microscopy and spectroscopy with in situ prepared tips
提出了一种与超低温、高磁场扫描隧道显微镜兼容的针尖原位制备方法。该过程不需要额外的制备技术，例如热退火或离子研磨。它依赖于局部电场诱导的材料从尖端沉积到所研究的表面上。随后，在溅射的簇上进行重复的压痕，以机械退火尖端顶点，从而确保尖端的稳定性。通过比较在Ru（0001）上生长的外延石墨烯上用未制备的或原位制备的尖端获得的形貌和光谱数据来证实该方法的效率。我们证明，使用原位制备的提示增加了扫描隧道图像的稳定性和光谱测量的再现性。
2012-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electromechanical Detection in Scanning Probe Microscopy: Tip Models and Materials Contrast
在过去的二十年里，纳米科学和纳米技术的快速发展受到了扫描探针显微镜（SPM）技术的出现的刺激，该技术能够访问局部材料特性，包括纳米尺度上的传输，机械和机电行为。在这里，我们分析了压电响应力显微镜（PFM），适用于广泛的压电和铁电材料的扫描探针技术的机电探测的一般原则。在PFM中的图像形成的物理学相比，扫描隧道显微镜和原子力显微镜的张量性质的激发和检测信号和信号依赖于尖端表面接触面积。结果表明，它的不敏感接触面积，矢量检测能力，和强大的取向依赖性，使这种技术的SPM的一个独特的类。垂直和横向PFM信号和材料性能之间的关系，推导出解析两种情况下：横向各向同性压电材料的极限的弱弹性各向异性，和各向异性压电材料的极限的弱弹性和介电各向异性。得到了完全各向异性材料PFM响应的积分表达式。用于常规（例如，球和锥）和多极尖端对应出现屏蔽和带状线型探头进行了分析。在PFM和可能的应用取向成像的纳米级和分子分辨率成像的分辨率限制进行了讨论。
2006-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Modeling electric field sensitive scanning probe measurements for a tip of arbitrary shape
我们提出了一种数值方法来模拟电场敏感的扫描探针显微镜测量，它允许一个尖端的任意形状，并调用图像电荷，以准确地占样品介电覆盖层。将该方法应用于地下电荷积累成像系统的空间分辨率计算，与实验结果吻合较好。
2004-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tip-gating Effect in Scanning Impedance Microscopy of Nanoelectronic Devices
用扫描门显微镜和扫描阻抗显微镜（SIM）研究了半导体单壁碳纳米管中的电子输运。根据探头电位，SIM可以在侵入性和非侵入性模式下进行。高分辨率成像的缺陷时，探针作为一个本地门，同时作为一个静电探针的本地电位。一类弱缺陷变得可观察，即使它们位于强缺陷附近。讨论了针尖选通扫描阻抗显微镜的成像机理。
2002-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Honeycomb lattice of graphite probed by scanning tunneling microscopy with a carbon nanotube tip
碳纳米管（CNT）针尖是通过化学气相沉积在蚀刻钨丝的顶点处制造的，并用于扫描隧道显微镜。在T=79 K时，用CNT针尖分辨STM图像中的石墨蜂窝晶格。源自CNT的p轨道的优异空间分辨率是STM图像中石墨蜂窝晶格的图像的原因。CNT尖端对于晶格常数小的样品的成像是有用的，并且由于其具有尖锐的p轨道的优越空间分辨率，可以获得具有轨道排序的样品中的轨道信息。
2013-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Etching of Cr tips for scanning tunneling microscopy of cleavable oxides
我们报告了一个详细的三步路线图的自旋极化扫描隧道显微镜的散装铬提示的制造和表征。我们的策略独特地避免了清洁表面或薄膜的超高真空制备需求。首先，我们证明了$ex$ - $situ$电化学蚀刻参数对Cr尖端顶点几何形状的作用，使用超过70个蚀刻尖端的扫描电子显微镜照片。第二，我们描述了层状反铁磁体La $_{1.4}$ Sr $_{1.6}$ Mn $_2$ O $_7$的$in$ - $situ$解理表面的适用性，以评估Cr尖端的自旋特性，代替在先前的研究中使用的UHV制备的测试样品。第三，我们概述了一个统计算法，可以有效地描绘紧密间隔或不规则的解理台阶边缘，以最大限度地提高台阶高度和自旋极化测量的准确性。
2017-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Chemical and Crystallographic Characterization of the Tip Apex in Scanning Probe Microscopy
W扫描探针尖端的顶点原子揭示了非球形电荷分布，正如键合到Cu（111）表面的CO分子所探测的那样[Welker等人，Science，336，444（2012）]。观察到三个高对称性的图像和相关的三个低指数的晶体学方向的W bcc晶体。然而，仍然存在一些悬而未决的问题，包括尖端确实是W-终止的验证，以及这种方法是否可以很容易地应用于区分其他原子种类。在这项工作中，我们调查散装铜和铁尖。在这两种情况下，我们可以将我们的数据与fcc（Cu）和bcc（Fe）晶体结构联系起来。提出了一种模型，部分填充的d轨道的基础上，与AFM图像的尖端结构的角取向。
2014-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
Ultraviolet light emission from Si in a scanning tunneling microscope
用扫描隧道显微镜与Si（100）和（111）晶片接触，观察到紫外和可见光辐射。这种发光依赖于硅中热电子的存在，这些热电子在n型和p型样品上的正偏压下通过从尖端的注入提供，或者在p型样品上的负偏压下通过齐纳隧道提供。测量的光谱揭示了直接光学跃迁在硅体的贡献。所需的空穴远低于价带边缘从尖端注入或通过俄歇过程产生。
2007-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Efficient and reliable method for the simulation of scanning tunneling images and spectra with local basis sets
基于Barnard的微扰隧穿方法，我们已经找到了一个表达式的尖端和样品之间的电流，它可以有效地编码，以执行快速从头计算模拟STM图像。在观察到电极间的电势在典型的隧道间隙处应该是近似平坦的情况下，我们通过考虑由两个表面限定的恒定电势的真空区域来解决计算隧道矩阵元的困难（它们中的每一个分别靠近尖端和样品），然后借助于真空格林函数传播尖端和样品波函数，最终得到卷积的封闭形式。然后，针对每个尖端-样品相对位置和针对一次发射中的每个偏置电压计算电流。在密度泛函理论的框架内，对探针和样品的电子结构进行了统一的计算。这使我们能够使用不同提示的数据库对给定表面进行多次模拟。我们将这种方法应用于Si（111）-（7 × 7）和Ge（111）-c（2 × 8）表面。地形和光谱数据，显示出很好的协议与实验，提出。
2006-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Advanced scanning probe lithography
由扫描探针显微镜提供的纳米级控制已经促进了各种各样的基于扫描探针的图案化方法的发展。这些方法中的一些已经证明了其他光刻技术无法比拟的高度鲁棒性和图案化能力。然而，有限的吞吐量的扫描探针光刻技术，阻止了他们的开发在技术应用。在这里，我们回顾了扫描探针光刻的基本原理及其在材料科学和纳米技术中的应用。我们专注于提供真正光刻能力的方法和工艺，例如基于热效应，化学反应和电压感应工艺的方法和工艺。
2015-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Correcting nonlinear drift distortion of scanning probe microscopy from image pairs with orthogonal scan directions
探针相对于样品的不希望的运动是扫描探针显微镜中普遍存在的问题，导致实验图像中的线性和非线性伪影。我们已经设计了一个程序来纠正这些文物，通过使用正交扫描对对齐每个测量线沿慢扫描方向。我们证明了我们的算法在合成和实验数据的准确性，并提供了我们的方法的实施。
2015-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale heat transfer at contact between a hot tip and a substrate
热尖用于通过使用扫描热显微镜表征纳米结构或用于局部加热以辅助数据写入。尖端与样本的热相互作用涉及固-固接触处的传导以及通过环境气体和通过水弯月面的传导。结合实验数据和模型分析了这三种传热模式。我们得出结论，这三种模式有助于以类似的方式的热接触传导，但他们有不同的接触半径范围从30纳米到1微米。我们还表明，任何扫描热显微镜具有1-3微米的分辨率时，在环境空气中使用。
2008-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Watching Domains Grow: In-situ studies of polarization switching by combined Scanning Probe and Scanning Transmission Electron Microscopy
在扫描透射电子显微镜中，用导电针尖施加局部电场，直接观察了多铁性BiFeO 3薄膜中铁电畴的成核和生长。观察到铁弹畴的形核和生长及其与预先存在的71^{ \circ }畴壁的相互作用，并与相场模拟的结果进行了比较。特别是，一个优先的成核网站和方向依赖的钉扎畴壁观察到由于在没有底部电极的样品中的亚稳态切换的动力学缓慢。这些原位空间分辨观测的一阶偏压诱导的相变揭示了介观机制的基础功能的广泛的多铁性材料。
2011-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Clarifying multiple-tip effects on Scanning Tunneling Microscopy imaging of 2D periodic objects and crystallographic averaging in the spatial frequency domain
晶体图像处理（CIP）技术可用于扫描探针显微镜（SPM）中以收集已被来自多个探针尖端的信号遮蔽的信息。这对于扫描隧道显微镜（STM）可能是特别重要的，并且需要来自在两个维度上是周期性的样品的图像。STM中的多个尖端的成像电流是以比现有方法更直接的方式导出的。p4 mm Bloch表面波函数和一对δ函数尖端的电流的傅立叶谱揭示了各种类型的图像模糊的尖端分离依赖性。特别是，我们的分析预测，量子干涉应该是可见的宏观尺度上的带的形式完全不同的篮子编织模式，一个纯粹的经典模型将创建在相同的周期性双STM尖端分离。介绍了一种表面波函数，它模拟了高度（0001）取向的热解石墨（技术上称为HOPG）的基本特征，并用于类似的尖端分离分析。使用具有显著空间范围的键合H_2尖端波函数代替这对无穷小的狄拉克δ函数尖端不会以任何可观察的方式影响这些结果。这可以用皮埃尔·居里著名的对称原理来解释。STM图像中的多个尖端效应的经典模拟可以被理解为对用其他类型的SPM记录的图像中的多个尖端效应进行建模。我们的分析澄清了为什么CIP和结晶学平均工作以及从记录的2D周期性图像中去除钝SPM尖端（由多个微型尖端组成）的影响，并概述了这种图像处理技术的局限性，STM微型尖端的某些空间分离。
2020-07-01 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Role of tip size, orientation, and structural relaxations in first-principles studies of magnetic exchange force microscopy and spin-polarized scanning tunneling microscopy
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了磁交换力显微镜（MExFM）和自旋极化扫描隧道显微镜（SP-STM）实验中磁性针尖与磁性样品之间的交换作用.作为一个模型针尖样品系统，我们选择Fe针尖和一个单层Fe在W（001），它表现出棋盘式的反铁磁结构，并已在先前的研究与SP-STM和MExFM。我们计算的交换力和能量作为一个功能的尖端样品的距离使用不同的尖端模型，从单个Fe原子到Fe金字塔组成的14个原子。我们发现，由一个单一的Fe原子建模的尖端导致定性不同的尖端样品的相互作用比使用由几个原子组成的集群。增加簇大小改变计算的力，定量地增强可检测的交换力。旋转的尖端相对于表面单元电池只有一个小的影响上的尖端样品力。有趣的是，在最近的和次最近的层从顶点原子的尖端原子上的交换力是不可忽略的，并且可以相反的顶点原子上的小尖端。此外，顶点原子不仅与下面的表面原子相互作用，而且与表面中的最近邻原子相互作用。我们发现针尖和样品的结构弛豫，由于它们的相互作用敏感地依赖于两个系统的磁性对齐。因此，显著的交换力的开始向更大的尖端-样品分离转移，这有利于它们在MExFM中的测量。在小的针尖-样品间距下，针尖顶端和表面原子的结构弛豫可以增强或降低SP-STM测量的磁衬度
2008-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
Scanning Gate Microscopy on Graphene: Charge Inhomogeneity and Extrinsic Doping
我们已经进行了扫描栅显微镜（SGM）的石墨烯场效应晶体管（GFET），使用偏置的金属纳米线涂有介电层作为接触模式的尖端和局部顶栅。在各种背栅电压下通过石墨烯的电传输被监测为尖端电压和尖端位置的函数。在狄拉克点附近，石墨烯电阻对尖端电压的依赖性显示出随尖端位置的显著变化。SGM成像揭示了电子掺杂和空穴掺杂区域的介观域。我们的测量表明，由于非本征局部掺杂，石墨烯中的载流子密度存在显著的空间波动（约为10^12/cm ^2）。在我们的样品中发现的这种掺杂的重要来源包括金属接触，石墨烯的边缘，结构缺陷和抗蚀剂残留物。
2010-03-28 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
Atomic-scale patterning of hydrogen terminated Ge(001) by scanning tunneling microscopy
在本文中，我们展示了原子级光刻的氢终止锗（001。光刻图案是通过在超高真空中使用扫描隧道显微镜针尖从吸附在干净的原子级平坦Ge（001）表面上的H抗蚀剂层选择性地解吸氢原子而获得的。研究了针尖-样品偏压对光刻工艺的影响。通过改变尖端到样本的偏差，可以实现特征尺寸从200纳米到1.8纳米的光刻图案。这些结果开辟了一个扫描探针光刻方法的可能性，以制造未来的原子级器件的锗。
2009-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contrast stability and "stripe" formation in Scanning Tunnelling Microscopy imaging of highly oriented pyrolytic graphite: The role of STM-tip orientations
高取向热解石墨（HOPG）是一种重要的基体材料，通常被用作扫描隧道显微镜（STM）校准的标准，因此准确解释HOPG STM对比度具有重要的基础和应用价值。我们证明STM模拟的基础上获得的电子结构从第一性原理的STM尖端顶点相对于HOPG基板的相对局部取向有相当大的影响HOPG STM对比度。对于HOPG的实验STM分析重要的是，模拟表明，保持$d_{3z^2-r^2}$尖端-顶点状态对STM电流的主要贡献的局部尖端旋转仅影响HOPG STM对比度的次要特征，从而导致“条纹”形成并使主要对比度不变。相反地，尖端旋转导致来自$m\ne 0$尖端-顶点电子态的增强的贡献可以引起初级对比度的三角形-六边形变化。我们还报告了偏置电压依赖的STM形貌亮度相关性方面的两个STM模拟模型与实验的比较，并讨论了我们的研究结果HOPG（0001）表面结合不同的尖锐度和终端的钨尖模型。
2014-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
What is the orientation of the tip in a scanning tunneling microscope?
我们介绍了一种统计相关分析方法，以获得信息的局部几何形状和方向的尖端在扫描隧道显微镜（STM）实验的基础上大规模的模拟。关键量是实验和模拟数据之间的恒定电流地形图的相对亮度相关性。可以针对大量建模的尖端方向和几何形状对这种相关性进行统计分析。假设在STM扫描期间稳定的尖端并且基于相关性分布，可以确定STM实验中最可能存在的尖端取向，并且排除其他取向。这对于诸如高取向热解石墨（HOPG）的基底尤其重要，因为其STM对比度强烈依赖于尖端，这使得STM图像的解释和比较非常具有挑战性。我们说明了我们的方法的适用性，考虑HOPG表面结合两种不同的顶点几何形状和18144个不同的取向的钨尖模型。我们计算了在$|V|\le 1$ V偏压范围内HOPG（0001）表面沿$<1\bar{1}00>$方向的恒流分布，并与实验数据进行了比较。我们发现，一个钝尖模型提供了更好的相关性与实验的更广泛的尖端方向和偏置电压比尖锐的尖端模型。这种实验和大规模模拟的结合开辟了获得更详细的信息的尖端顶点的结构和更可靠的解释STM数据的局部尖端几何形状的影响。
2015-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Scanning Tunneling Microscope Tip-Induced Formation of Bi Bilayers on Bi$_2$Te$_3$
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
本研究发现STM针尖电压脉冲可在Bi$_2$Te$_3$表面诱导形成Bi双层岛与凹坑，通过多种表征确认岛的结构，并揭示其形成源于场蒸发与焦耳热的共同作用。
2025-07-21 cond-mat.mes-hall 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
Exploring leakage in dielectric films via automated experiment in scanning probe microscopy
利用扫描探针显微镜（SPM）的自动化实验研究了电介质薄膜中的电子传导路径。在这里，我们使用大视场扫描来识别局部导电点的位置，并开发SPM工作流程，以更高的空间分辨率探测它们的动态行为，作为时间，电压和扫描过程的函数，以自动化的方式。使用这种方法，我们观察的可变行为的导电点在20 nm厚的铁电Hf0.54Zr0.48O2膜，导电点消失，并在连续扫描过程中重新出现。在扫描过程中还会出现新的导电点。自动化的工作流程是通用的，可以集成到广泛的显微镜技术，包括SPM，电子显微镜，光学显微镜和化学成像。
2021-11-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The instrument response function in air-based scanning tunneling microscopy
在透射电子显微镜（TEM）中，点和线分辨率之间的区别是因为成像亚0.2 nm条纹的能力是成像单个原子的必要条件，但不是充分条件。在扫描针尖显微镜，在TEM，仪器响应的经验数据应先于断言点分辨率。在"慢扫描极限“中，时域噪声和几何效应解耦，并且尖端形状可以起到2维脉冲响应函数的作用。我们在这里表明，核轨道坑可以用来定量测量尖端几何形状与纳米级的分辨率在三维空间，固定的尖端图像提供了一个强大的测量时域不稳定性，当这些数据之前和之后采取的成像未知，图像与仪器响应定量约束实验是可能的。试样引起的尖端效应也成为可测量的原位。
1997-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Electrostrictive and electrostatic responses in contact mode voltage modulated Scanning Probe Microscopies
固体的机电响应支撑了几种扫描探针显微镜技术的成像机制，包括压电响应力显微镜（PFM）和电化学应变显微镜（ESM）。虽然线性压电和离子响应的理论是发达的，二次效应，包括电致伸缩和电容尖端表面力的测量信号的贡献仍然知之甚少。在这里，我们分析了电致伸缩和电容的贡献PFM和ESM信号，并讨论了这些相互作用的介电尖端表面间隙的影响。
2014-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fast Scanning Probe Microscopy via Machine Learning: Non-rectangular scans with compressed sensing and Gaussian process optimization
通过机器学习实现的快速扫描探针显微镜允许揭示广泛的纳米级时间分辨物理学。然而，这种功能成像的例子很少。在这里，使用piezoresponse力显微镜（PFM）作为一个模型的应用程序，我们证明了一个因素的5.8改善成像速率使用稀疏螺旋扫描与压缩传感和高斯处理重建相结合。据发现，即使是非常稀疏的扫描提供强重建与高斯处理重建的误差小于6%。此外，我们分析了每次重建迭代与每种重建技术相关的误差，发现误差在大约15次迭代之后是相似的，而在初始迭代时，高斯处理优于压缩感知。这项研究突出了重建技术的能力时，应用于稀疏数据，特别是稀疏螺旋PFM扫描，扫描探针和电子显微镜的广泛应用。
2020-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.ins-det
