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
Probing topological quantum matter with scanning tunnelling microscopy
对物质拓扑相的研究正朝着强相互作用系统的方向发展，包括磁体和超导体，其中奇异效应来自几何、相关性和拓扑之间的量子级相互作用。在过去的十多年中，扫描隧道显微镜以其前所未有的空间分辨率、高精度的电子探测和磁性可调谐性，成为探测和发现新出现的拓扑物质的有力工具。扫描隧道显微镜可用于探测各种拓扑现象，以及从其他技术的补充结果。我们讨论了一些这些证明的原理方法应用于探头拓扑结构，特别注意可调矢量磁场，这是一个相对较新的方向，最近的焦点下进行的研究。然后，我们预计未来的可能性，原子分辨率隧道方法提供新的见解拓扑物质。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tip effects in scanning tunnelling microscopy of atomic-scale magnetic structures
自旋极化扫描隧道显微镜（STM）原理上不仅可以分辨电子，而且可以分辨磁性表面结构。我们最近的STM测量模型实现磁分辨率的原子尺度上的第一性原理方法。它示出了一个特定的磁性或非磁性STM尖端的签名可以明确地被识别。它还建立了Tersoff和哈曼的模型将产生电子以及磁的表面，这是远远低于STM分辨率的对比度。
2001-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Scanning tunnelling spectroscopy of electron resonators
利用扫描隧道谱和低温光谱成像技术对Ag（111）表面人工Mn原子阵列的电子结构进行了详细的表征。我们展示了几何形状的变化可以用来控制空间和光谱分布的表面态电子限制在阵列内，这些是如何影响放置在结构内的原子，以及如何诱导在特定能量的光谱特征的能力，可以利用通过线形分析，推导出准粒子的费米能级附近的寿命。通过广泛的比较$dI/dV$地图和光谱，我们证明了实用程序的模型的基础上，二维s波散射体描述和预测特定的谐振器的特性。
2001-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Exact location of dopants below the Si(001):H surface from scanning tunnelling microscopy and density functional theory
控制硅中的掺杂剂仍然是定制集成电路电子材料性能的最重要方法，其中V族杂质是最重要的n型掺杂剂。与此同时，由于硅为杂质轨道提供了磁性安静的环境，硅在相干量子器件中找到了新的应用。掺杂剂轨道的电离能和形状取决于它们相互作用的表面和界面。因此，掺杂剂的位置和局部环境效应将决定未来量子信息处理器和下一代半导体器件的功能。在这里，我们从低温扫描隧道显微镜（STM）的第一性原理密度泛函理论（DFT）计算模拟的图像匹配观察到的掺杂剂波函数。通过实验和理论的结合，我们精确地确定了Si（001）：H表面以下5和15 A之间的中性As掺杂剂的替代位置。在这个过程中，我们获得了充分的理解与表面的施主电子态的相互作用，因此之间的过渡散装掺杂剂（与其离域类氢轨道）和先前研究的掺杂剂在表面层。
2017-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mono-, bi- and tri- graphene layers deposited on conductive Au/Cr/SiO2/Si substrate studied by scanning tunnelling spectroscopy
石墨烯器件需要与金属，特别是与金的电接触。对沉积在金属导电Au/Cr/SiO2/Si衬底上的单、双和三石墨烯层进行的电子局域态密度的扫描隧道光谱研究表明，金衬底导致费米能级向下移动，这意味着空穴由金属衬底贡献给石墨烯，石墨烯变成p型掺杂。这些实验结果与最近发表的密度泛函理论计算结果符合得很好。狄拉克点的估计位置表明，石墨烯层数越多，观察到的费米能级位移越低。
2008-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-Scale Structure of Dislocations Revealed by Scanning Tunnelling Microscopy and Molecular Dynamics
利用扫描隧道显微镜（STM）和分子动力学（MD）研究了位错与Ag（111）表面的交叉。而STM提供的表面结构和伯格斯矢量的位错原子分辨的信息，模拟可以用来确定近表面区域的位错结构和取向。以类似的方式，可以研究其他扩展缺陷的亚表面结构。模拟结果表明，位错重新定向的偏在表面区域导致分裂宽度增加的表面，与STM观察。表面引起的交叉滑移的影响进行了讨论。
2002-05-07 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
Towards visualisation of central-cell-effects in scanning-tunnelling-microscope images of subsurface dopant qubits in silicon
磷施主波函数的原子尺度理解支持硅基量子器件的设计和优化。计算施主波函数的大规模理论方法的准确性取决于中央单元校正的描述，中央单元校正根据经验拟合以匹配实验结合能或与波函数的全局性质相关的其他量。直接理解施主波函数中的这种效应的方法具有很大的意义。在这里，我们应用一个全面的原子理论框架来计算扫描隧道显微镜（STM）图像的亚表面施主波函数与两个中央细胞校正formalisms以前在文献中。基于实空间图像特征和傅里叶变换轮廓的中心单元模型之间的比较表明，在模拟的STM图像中，在硅表面以下的10个单层中，中心单元效应是可见的。我们的研究激发了未来通过STM成像技术对中央细胞效应进行实验研究的潜力，微调理论模型，这可能在可扩展量子计算机架构中基于供体的量子系统的设计中发挥至关重要的作用。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Strain release at the graphene-Ni(100) interface investigated by in-situ and operando scanning tunnelling microscopy
界面应变对低维材料的力学、电学和磁学性质有重要影响。在这里，我们通过扫描隧道显微镜研究了失配界面引入的应力如何影响Ni（100）表面上生长的石墨烯（Gr）层的结构。应变释放似乎是控制形态的主要因素，具有两个同时驱动力的相互作用：一方面，需要通过形成莫尔图案获得与基材的二维最佳配准，另一方面，需要通过生长的Gr薄片的局部旋转实现与转化的碳化镍层的最佳一维面内匹配。我们的工作表明，通过利用一维界面的应变，在纳米尺度上调整二维薄膜的局部性质的可能性。
2020-10-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Bringing ultimate depth to scanning tunnelling microscopy: deep subsurface vision of buried nano-objects in metals
本文提出基于STM/STS和量子阱态的非破坏性方法，可透过金属表面可视化并表征埋藏纳米物体，实验证明能检测埋深达80 nm的氩纳米团簇，极限深度估计为110 nm。
2023-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Influence of sample momentum space features on scanning tunnelling microscope measurements
扫描隧道显微镜（STM）测量的理论理解涉及STM针尖和被测样品的电子结构细节。传统上，焦点一直在样品的电子状态模拟的准确性上，而STM尖端电子状态通常近似为简单的球对称$ s $轨道。这种广泛使用的$ s $轨道近似在最近的STM研究中失败了，其中硅中的次表面杂质波函数的测量STM图像需要STM尖端电子状态的详细描述。在这项工作中，我们表明，失败的$ s $轨道近似是由于间接带隙的样品材料硅（Si），这引起复杂的谷干扰的动量空间中的杂质波函数。基于直接（GaAs）和间接（Si）带隙材料中杂质波函数的数百万原子电子结构计算的STM图像的直接比较，我们的结果建立，虽然STM尖端轨道的选择对于直接带隙GaAs材料仅起次要的定性作用，但是STM测量被间接带隙Si材料的动量空间特征显著地修改，从而需要STM尖端轨道构型的定量表示。我们的工作提供了新的见解，以了解未来的STM研究的半导体材料的动量空间的基础上，这将是重要的设计和实施的新兴技术领域的量子计算，光子学，自旋电子学和谷电子学。
2021-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A comparative investigation of thickness measurements of ultra-thin water films by scanning probe techniques
微机械和纳米机械设备的可靠操作需要对这些设备表面上存在的水膜厚度的透彻了解，其精度在nm范围内。在这项工作中，超薄水层的厚度测量的距离隧道光谱和距离动态力光谱在超高真空系统中的解吸过程中，从约2.5 nm到完全解吸在1 E-8毫巴。隧道电流以及振动的振幅和法向力被检测为探针-样品距离的函数。在这些实验中，两种方法的结果的直接转换是可能的。从表面科学的角度来看，考虑到最新的关于表面上的吸附物，动态力光谱提供了最准确的值。先前报道的隧道光谱，需要施加显着的高电压，通常会导致的值是25倍以上的动态力谱确定的值。
2007-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Scanning tunnelling microscopy and X-ray photoemission studies of NdNiO2 infinite-layer nickelates films
本研究通过STM和XPS表征NdNiO2无限层镍酸盐薄膜，发现退火可恢复金属性和Ni1+态，STO覆盖层界面形成NdTiNiOx层，为改善薄膜表面质量提供了方法。
2024-02-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Reconciling results of tunnelling experiments on (Ga,Mn)As
提出了一种理论模型，其允许使（Ga，Mn）As的扫描隧穿光谱的发现[Richardella等人Science 327，66（2010）]与穿过（Ga，Mn）As薄层的隧穿的结果[Ohya等人Nature Phys.7，342（2011）; Phys. Rev. Lett. 104，167204（2010）]。根据所提出的模型，支持的泊松和薛定谔方程的自洽的解决方案，微分隧道电导作为偏置的函数的非单调行为与二维空穴子带的外观，而不是在GaAs：Be电极中，而不是在（Ga，Mn）As层。
2011-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of unoccupied resonance during the synthesis of a silver dimer on Ag(111)
利用低温扫描隧道显微镜的针尖，通过单原子操作在Ag（111）表面制备了银二聚体。一个未占用的电子共振被观察到向费米能级与原子-原子的距离减少监测的空间分辨扫描隧道光谱。密度泛函计算被用来分析实验观察，并揭示了吸附原子之间的耦合主要是直接的，而不是间接通过Ag（111）衬底。
2009-03-30 cond-mat.mtrl-sci
CO on a Rh/Fe3O4 single-atom catalyst: high-resolution infrared spectroscopy and near-ambient-pressure scanning tunnelling microscopy
研究通过高分辨率红外光谱和近常压扫描隧道显微镜，揭示了CO在Rh/Fe3O4单原子催化剂上的吸附行为及动力学机制。
2026-01-29 cond-mat.mtrl-sci
The tunnelling spectra of quasi-free-standing graphene monolayer
考虑到在过去几年中石墨烯的扫描隧道显微镜（STM）研究的巨大成功，令人惊讶的是，仍然存在关于准独立石墨烯单层的隧道光谱的报道的基本矛盾。许多研究小组观察到在狄拉克点处状态密度（DOS）线性消失的V形光谱，而其他研究小组报告的光谱具有60 meV的间隙，固定在准独立石墨烯单层的费米能级上。本文系统地研究了几种不同基底上的准独立石墨烯单分子层的两个相互矛盾的隧穿谱，并对结果给出了一致的解释。光谱中的间隙来自石墨烯中的面外声子，其将布里渊区角落处的狄拉克电子与区中心处的近自由电子态混合。我们的实验表明，与衬底的相互作用可以有效地抑制石墨烯中的面外声子的影响，使我们能够检测到光谱中的狄拉克电子的DOS。我们还表明，有可能在纳米尺度上打开和关闭石墨烯的面外声子，即，隧穿光谱显示通过施加到STM尖端的电压脉冲在两个不同特征之间切换。
2017-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Application of Scanning Mid-IR-Laser Microscopy for Characterization of Semiconductor Materials for Photovoltaics
扫描中红外激光显微镜以前被证明是表征不同半导体晶体的有效工具。目前该技术已成功地应用于CZ Si $_x$ Ge $_{1-x}$ --一种很有前途的光致发光材料--和太阳能电池用多晶硅的研究。
2013-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Scanning Tunneling Microscopy of Defect States in the Semiconductor Bi$_2$Se$_3$
Bi $_2$ Se $_3$掺杂过量Bi的扫描隧道光谱图像揭示了具有类似三叶草叶子的引人注目的形状的电子缺陷状态。用一个简单的紧束缚模型，我们表明，在Bi $_2$ Se $_3$的缺陷态的几何形状可以直接相关的位置的起源杂质。只有Bi缺陷的Se网站五个原子层以下的表面实验观察到。我们发现，这种效果可以解释的缺陷和表面电子结构的相互作用。
2002-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Electric field induced semiconductor-to-metal phase transition in vertical MoTe2 and Mo1-xWxTe2 devices
在过去的几年里，过渡金属二硫属化物（TMD）由于其原子薄的性质而作为各种电子应用的潜在构建块引起了人们的关注。一个令人兴奋的发展是最近成功的“工程”结晶相的TMD化合物在生长过程中，由于他们的多晶型特征。在这里，我们报告了电场诱导的可逆工程相变在垂直2 H-MoTe 2设备，一个重要的实验发现，使这些超薄层状材料的电相位切换。利用扫描隧道显微镜（STM）分析了施加电场后的TMD晶体结构，并利用扫描隧道光谱（STS）绘制了纳米尺度上的超导体-金属相变。此外，通过扫描透射电子显微镜（STEM）直接证实了从2 H半导体到畸变的2 H '金属相的相变。制造基于MoTe 2和Mo 1-xWxTe 2合金的垂直电阻式随机存取存储器（RRAM）单元以展示清晰的可再现的和受控的切换，其中编程电压可通过层厚度来调谐，并且如果与三元材料相比，则对于二元化合物显示出明显不同的趋势。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale composition of the ternary III-V semiconductor (Al,Ga)Sb visualized by cross-sectional scanning tunneling microscopy
Laboratory for Solid State Physics, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院固体物理实验室）
该研究用5 K横截面扫描隧道显微镜对分子束外延生长的(Al,Ga)Sb进行原子级分析，发现其阳离子呈随机分布，具有极高原子级均匀性。
2026-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Application of scanning mid-IR-laser microscopy for characterization of semiconductor materials for photovoltaics
扫描中红外激光显微镜以前被证明是表征不同半导体晶体的有效工具。现在，该技术已成功地应用于研究CZ SixGe 1-x --一种有前途的光致发光材料--和太阳能电池用多晶硅。此外，这种技术被证明是适当的成像抛光引起的缺陷，以及这样的巨大的缺陷，如“针孔”。此外，以前无法解释的“异常”（立方功率）的依赖性的信号的扫描中红外激光显微镜在光束诱导的光散射模式上获得的机械抛光样品的光激发功率现在已被归因于过剩的载流子散射带电的线性缺陷，可能位错线。本文的结论是，扫描中红外激光显微镜可作为现代光化学材料缺陷研究的一种非常有效的工具。
2010-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Investigation of Ultrathin Layers of Bis(phthalocyaninato)lutetium(III) on Graphite
本文研究了高取向热解石墨（0001）（HOPG）对二酞菁合镥（LuPc $_2$）的吸附行为。利用扫描隧道显微镜和扫描隧道光谱结合密度泛函理论（DFT）计算和分子力学模拟，系统地研究了分子层的生长和自组装以及电子结构.我们揭示了LuPc $_2$的吸附导致HOPG的几乎惰性的表面上的正方形状的密堆积结构的形成，这是由模拟证实。此外，我们观察到的LuPc $_2$分子在第一个单层的平行取向，而在随后的层增加倾斜的表面plane.Tip样品的距离相关的隧道光谱测量，使我们能够检测到分配给最低的未占分子轨道的费米能量的峰的能量位置的移动与减少尖端样品分离。
2013-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Tunnelling anisotropic magnetoresistance effect of single adatoms on a noncollinear magnetic surface
隧道各向异性磁电阻（TAMR）效应描述了自旋极化电子输运对相对于晶轴的磁化方向的敏感性。由于TAMR效应只需要单个磁电极，与隧道磁阻效应相反，它为替代自旋电子学应用提供了一条有吸引力的途径。在这项工作中，我们考虑TAMR效应在单原子的限制，通过调查的各向异性的局域态密度在真空中的过渡金属吸附原子吸附在非共线磁性表面上，单层的Mn W（110）。该表面呈现摆线自旋螺旋基态，相邻自旋之间的角度为173 $^\circ$，从而允许使用扫描隧道显微镜准连续探索吸附原子的TAMR的角度依赖性。用第一性原理计算研究了Co、Rh和Ir吸附原子在Mn/W（110）表面的TAMR，并将我们的结果与磁化方向相关的局域态密度变化联系起来.各向异性效应被发现显着增强的重过渡金属原子的吸附，从我们的计算预测值高达50%。即使使用非磁性STM尖端，这种效应也是可测量的。
2014-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Scanning tunneling microscopy and spectroscopy of nanoscale twisted bilayer graphene
纳米级扭曲双层石墨烯（TBG）是非常不稳定的，并且会以低得多的能量将其结构转变为Bernal（或AB堆叠）双层。因此，纳米TBG的缺乏使其电学性质至今无法在实验中得到验证。在这项工作中，一个特殊的限制TBG中获得的两个连续的错位石墨烯片的重叠区域。TBG的受限区域的宽度从约22 nm逐渐变化到0 nm。利用扫描隧道显微镜，我们仔细研究了纳米TBG的结构和电子性质。我们的结果表明，纳米级TBG的平移对称性破缺对低能电子性质（包括扭转诱导的范霍夫奇异性（VHS）和局域态密度的空间调制）产生了强烈的影响。然而，当TBG的宽度减小到只有一个莫尔斑时，VHS能量以上的电子性质几乎不受量子限制的影响。
2017-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant and Bound States of Charged Defects in Two-Dimensional Semiconductors
二维半导体中的带电缺陷的详细了解是需要的可编程电子器件的发展。在这里，我们研究带负电荷的受体杂质单层WS $_2$使用扫描隧道光谱和大规模原子电子结构计算相结合。在价带边缘附近观察到几个具有类氢波函数特征的局域缺陷态。这些缺陷态中的一些是束缚态，而另一些是共振态。共振态由WS $_2$的多谷价带结构产生，由此源自$Γ$处的次价带最大值的局域态与来自K/K $^{\prime}$处的主价带最大值的连续态杂交。共振态对于电子输运具有重要的影响，因为它们可以捕获移动载流子数十皮秒。
2019-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measuring Minority Carrier Diffusion Length Using High-Injection Scanning Photocurrent Microscopy
针对SPCM难以研究轻掺杂/本征半导体且需低光注入、肖特基接触的问题，本研究通过有限元模拟提出高注入下测量少数载流子扩散长度的方法，拓展了SPCM的适用范围与实验灵活性。
2024-10-09 cond-mat.mtrl-sci
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
Finding the reconstructions of semiconductor surfaces via a genetic algorithm
在这篇文章中，我们表明，半导体表面的重建可以确定使用遗传过程。再加上高度优化的原子间相互作用势，本方法是一个有效的工具，用于寻找和排序良好的结构候选人，进一步的电子结构计算和比较与扫描隧道显微镜（STM）图像。我们举例说明了Si（105）的情况下的方法，并建立了一个数据库的结构，其中包括以前发现的低能量模型，以及一些新的配置。
2004-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Observation of spontaneous spin-splitting in the band structure of an n-type zinc-blende ferromagnetic semiconductor
铁磁半导体（FMS）的导带（CB）和价带（VB）中的大自旋分裂，由有影响力的平均场齐纳模型[1，2]预测并且在许多自旋电子器件提议[3-8]中假设，在主流p型Mn掺杂FMS中从未观察到[9-15]。在这里，使用江崎二极管结构中的隧道光谱，我们报告了在n型FMS（In，Fe）As的CB底部中观察到如此大的自发自旋分裂能量（ΔE = 31.7 - 50 meV），考虑到在几种锌掺杂（ZB）型半导体中报道的非常弱的s-d交换相互作用，这是令人惊讶的[16，17]。平均场Zener模型也不能一致地解释（In，Fe）As的铁磁性和自旋分裂能ΔE，因为我们发现用观测到的ΔE计算的居里温度（TC）值比实验TC低400倍。这些结果迫切需要一个更复杂的FMS理论。此外，偏压依赖隧穿各向异性磁阻（TAMR）揭示了（In，Fe）As能带结构[CB、VB和杂质带（IB）]的每个成分的磁各向异性。结果表明，IB的能量范围与CB底部或VB顶部重叠，这对于理解（In，Fe）As中的强s-d交换相互作用可能很重要[18，19]。
2016-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Semiconductor characterization by scanning ion beam induced charge (IBIC) microscopy
缩写IBIC（离子束诱导电荷）是在20世纪90年代初创造的，表示一种扫描显微镜技术，该技术使用MeV离子束作为探针来成像半导体材料和器件的基本电子特性。从那时起，IBIC已成为一种广泛的分析技术，用于表征电子或辐射探测材料，迄今为止在同行评审期刊上发表的200多篇论文证明了这一点。它的成功源于IBIC可以提供有关成品器件中发生的电荷传输现象的有价值的信息，这些信息不容易通过其他分析技术获得。然而，IBIC分析需要强大的理论背景来正确解释实验数据。为了说明使用严格的数学形式主义的重要性，我们在本文中提出了一个基准IBIC实验，旨在测试的解释模型的有效性的基础上耿氏定理，并提供一个例子，IBIC的分析能力，以表征半导体器件。
2016-09-01 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Atomic-scale characterization of nitrogen-doped graphite: Effects of dopant nitrogen on the local electronic structure of the surrounding carbon atoms
我们报告的局部原子和电子结构的氮掺杂石墨表面的扫描隧道显微镜，扫描隧道光谱，X射线光电子能谱学，和第一性原理计算。通过氮离子轰击和热退火制备了掺氮石墨。在原子水平上鉴定了两种类型的氮物种：吡啶-N（N键合到两个C最近邻）和石墨-N（N键合到三个C最近邻）。在吡啶-N和石墨-N物种周围的碳原子费米能级附近的占据和未占据区域分别出现了局域π态的不同电子态。根据实验结果和理论模拟讨论了这些态的起源。
2012-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of nanoscale iron oxide particles measured by scanning tunneling and photoelectron spectroscopies
利用扫描隧道显微镜（STM）、扫描隧道电子能谱（STS）和光电子能谱学研究了纳米氧化铁的电子结构。通过热处理含有氧化铁自组装核的铁蛋白分子来产生纳米颗粒。根据热处理，我们能够制备不同相的氧化铁纳米颗粒，类似于γ-Fe 2 O3、α-Fe 2 O3，以及显然含有γ-Fe 2 O3和α-Fe 2 O3的相。这些材料的电子结构的变化进行了研究还原条件下。我们表明，表面的电子激发光谱的带隙可以不同于散装材料，并占主导地位的表面效应。
2005-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Fe Nanoclusters on the Ge(001) Surface Studied by Scanning Tunneling Microscopy, Density Functional Theory Calculations and X-Ray Magnetic Circular Dichroism
利用低温扫描隧道显微镜（STM）和密度泛函理论（DFT）计算研究了Fe纳米团簇在Ge（001）表面的生长. STM结果表明，Fe在Ge（001）表面成核，形成尺寸均匀的有序纳米团簇。根据制备条件，观察到两种类型的纳米团簇，其在纳米团簇内具有四个或十六个Fe原子。DFT计算证实了这一结果。在420 K下退火的纳米团簇导致形成纳米排结构，由于在这样的温度下的团簇迁移率。通过X射线磁性圆二色性测量，在Ge（001）表面形成的Fe纳米团簇和纳米线结构显示出超顺磁性行为。
2016-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational assignments and line shapes in inelastic tunnelling spectroscopy: H on Cu(100)
计算研究了扫描隧道显微镜（STM）结中单个氢原子在Cu（100）面上两个振动模的非弹性电子隧道谱（IETS）。本研究在密度泛函理论计算和STM-IETS的Lorente-Escherson理论的框架内解决了IETS中观察到的峰的振动分配和线形的关键问题。我们认为，在STM-IETS中只观察到一个单一的宽峰[L. J. Lauhon和W. Ho，Phys. Rev. Lett. 85，4566（2000）]不是由两种模式之一的非弹性和弹性振动贡献之间的任何对称限制或任何抵消引起的，而是由于由相当大的仪器加宽和模式之间窄的振动能量分离引起的两种模式的贡献的强烈重叠叠加。特别是，我们发现，这种扩大和大的不对称性的振动线的形状引起大量的表观振动能量的变化的两个模式，并减少其表观能量分离。
2006-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Exciton fission via ultrafast long-range resonant tunnelling in organic photovoltaic diodes
我们提出了一个激子/晶格模型的聚合物半导体异质结中的初级光激发的电子动力学，其中包括聚合物π堆叠，充满活力的无序，声子弛豫。从我们的模型的结果是一致的，最近的实验证据表明，激子直接衰减到定义明确的极化子在一个子100 fs的时间尺度，这是大大快于激子弛豫过程。在多个样品的平均值，我们发现，作为界面偏移的增加，相当大一部分的电子态密度的能量区域中的初始激子进行显着的电荷转移字符与两个电荷分离的模型晶格的外部区域。结果表明，这种电流产生的状态的密度略有增加，如果靠近界面的区域是更无序的。然而，由于它们的态密度与主激子的激发线形状重叠，我们证明了激子有可能在超快时间尺度上通过隧穿直接衰减到产生电流的状态。我们发现这个过程是独立的充满活力的无序在系统中的位置，因此，我们希望通过共振隧穿激子裂变是这些系统的一个普遍存在的功能。
2013-09-23 cond-mat.mtrl-sci
On the Origin of Schottky Barriers in GaAs(110):Au contacts
本文利用GaAs（110）：Au肖特基接触的扫描隧道谱研究了GaAs（110）：Au肖特基接触的空间电荷层和界面区的深度特性。
2003-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Strain-voltage and current-voltage Scanning Probe Microscopy (SPM) response of ionic semiconductor thin films: probing of deformation potential
我们分析计算了“带电SPM尖端电极/间隙/离子半导体薄膜”异质结构由于（a）离子浓度局部变化引起的电流-电压和应变-电压响应（化学计量贡献）;（b）受体（供体）电荷状态（通过离子半径变化的再充电贡献）;（c）自由电子（空穴）浓度（通过变形势的电子-声子耦合）。对应变-电压SPM的贡献（b）以前没有计算过，而贡献（c）以前甚至没有预测过，而我们对相关氧化物进行的估计表明（c）的强度似乎与（a，b）相当。对于离子阻挡尖端和基板电极的情况下，主要是空穴（电子）浓度的变化有助于膜表面的电压依赖性机械位移，直接登记的应变SPM。因此，我们预测，SPM测量的离子半导体表面位移可以提供重要的信息的受体（施主）的电荷状态和电子（空穴）-声子的相关性通过变形势的局部变化。我们得到了具有可动受主（施主）和空穴（电子）的离子半导体薄膜的静态和动态非线性电流-电压和应变-电压磁滞回线的大量变化。在相关氧化物和电阻开关材料如p-La 1-xSrxMnO 3-d和La 1-xSrxCoO 3-d中实验观察到具有明显记忆窗口和双回线的电流-电压滞后，而预测的压电和蝴蝶形状的应变-电压滞后需要SPM的实验证明。
2010-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Electrospun Conjugated Polymer/Fullerene Hybrid Fibers: Photoactive Blends, Conductivity through Tunnelling-AFM, Light-Scattering, and Perspective for Their Use in Bulk-Heterojunction Organic Solar Cells
采用静电纺丝法制备了基于MEH-PPV/PVP/PCBM的共轭聚合物/富勒烯杂化纤维，并通过扫描电子显微镜、原子力和侧向力、隧道效应、共聚焦显微镜、衰减全反射傅里叶变换红外光谱、光致发光量子产率和空间分辨荧光等手段对其性能进行了表征。突出的特征包括所实现的纤维的带状形状，以及作为太阳能电池器件中异质活性层模板的网络的持久性。一组有利的特性证明，以这种方式在均匀的电荷传输行为和形成的有效界面的光生激子的扩散和解离。表现出纳米纤维垫的特定光散射性质的有机长丝与光的相互作用也可能有助于将入射辐射散布在活性层上，从而潜在地增强光伏性能。该方法可应用于其他电子给体-电子受体材料系统，用于制造通过嵌入共轭聚合物和富勒烯化合物的纳米纤维形态增强的太阳能电池器件。
2018-01-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Scanning mid-IR-laser microscopy: an efficient tool for materials studies in silicon-based photonics and photovoltaics
最近提出了一种扫描中红外激光显微镜的方法，用于研究半导体中的大规模电学和复合活性缺陷，以及在微电子和光电子工业中对半导体材料和结构的无损检测。这一发展的基础是对半导体中低角度中红外光散射的广泛研究。该技术思想的实质是应用暗场方法在扫描中红外激光显微镜中对散射光进行空间滤波，并在所研究的样品中的小区域内对过量载流子进行局部光激发，从而形成用于缺陷的复合对比度成像的探测红外光散射的人工源。本文介绍了三个对比的例子，应用上述技术的缺陷可视化的硅基材料设计的光电子学和光子学，这表明这种技术可能是一种有效的工具，缺陷调查和工业测试的半导体材料。
2010-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Unveiling the interaction mechanisms of electron and X-ray radiation with halide perovskite semiconductors using scanning nano-probe diffraction
高能电子和X射线光子与卤化物钙钛矿等软半导体的相互作用对于表征和理解这些光电材料至关重要。使用纳米探针衍射技术，可以研究纳米尺度上的物理特性，我们用最先进的技术研究了电子和X射线辐射的相互作用（FA $_{0.79}$ MA $_{0.16}$ Cs $_{0.05}$）铅（I $_{0.83}$ Br $_{0.17}$）$_3$混合卤化物钙钛矿膜（FA，甲脒; MA，甲基铵）。我们使用扫描电子衍射和同步辐射纳米X射线衍射技术跟踪局部晶体结构的变化作为注量的函数。我们确定钙钛矿晶粒，从额外的反射，对应于PbBr $_2$，出现作为一个结晶降解相后，~200 e $^-$的能量密度的$^{-2}$。这些变化是伴随着小的PbI $_2$微晶在相邻的高角度晶界的形成，与针孔的形成，并与从四元到立方的相变。在纳米X射线衍射中，光子辐照引起了类似的降解途径，表明了共同的潜在机制。我们的方法探讨了这些材料的辐射限制，并提供了纳米级的降解途径的描述。解决大角度晶界对于进一步提高卤化物多晶薄膜的稳定性至关重要，特别是对于易受高能辐射影响的应用，如空间光电子学。
2022-01-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Persistent metal-insulator transition at the surface of an oxygen-deficient, epitaxial manganite film
氧的化学计量比对复合氧化物的物理和化学性质有很大的影响。例如催化和电化学中的大多数功能特别取决于氧化学计量的控制。为了了解缺氧复合氧化物的本征表面的基本性质，我们报告在原位温度相关的扫描隧道光谱实验原始缺氧，外延锰氧化物薄膜。虽然这些膜是绝缘的，在随后的非原位在平面内的电子输运实验在所有温度下，原位扫描隧道光谱数据显示，这些膜的表面表现出金属-绝缘体转变（MIT）在120 K，符合铁磁有序的小集群在大部分的缺氧膜的发病。非化学计量比薄膜的表面MIT转变温度与完全氧化的体相的惊人接近表明，在表面区域中的电子性质不会受到体相中氧不足的显著影响。这对理解和功能设计复杂的氧化物及其具有特定电子性质的催化，氧化物电子学和电化学界面具有重要意义。
2014-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale detection of magnetic impurity interactions in bulk semiconductors
我们演示的基础上的从头计算模拟如何钝化的半导体表面可以利用研究bulklike的相互作用特性和波函数的磁性杂质在原子尺度上与传统的和自旋极化扫描隧道显微镜。通过应用我们的方法的$3d$过渡金属杂质接近H/Si $(111)$表面的情况下，我们显示示例性的，它们的波函数在Si中的扩展比在GaAs中的Mn少，从而阻碍在Si中的铁磁性。最后，我们讨论了这种方法对其他稀磁半导体的可能应用。
2018-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Mapping the potential within a nanoscale undoped GaAs region using a scanning electron microscope
近年来，在扫描电子显微镜（SEM）中使用次级电子成像的半导体掺杂剂剖析已经被开发。在本文中，我们表明，它背后的机制也允许映射的未掺杂区域的电势。本文利用GaAs/AlGaAs非偏置异质结，直接观测了90 nm宽的未掺杂GaAs沟道内的静电势变化。的次级电子发射强度进行了比较与二维数值解的电势。
2004-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Unravelling the atomic and electronic structure of nanocrystals on superconducting Nb(110): Impact of the oxygen monolayer
本文结合 STM、XPS、扫描隧道谱与 DFT 计算，阐明 Nb(110) 氧单层的纳米晶结构源于表面重构形成的四配位氧列，并验证其电子结构。
2023-11-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnetic field induced transition from a vortex liquid to Bose metal in ultrathin a-MoGe thin film
我们确定了一个磁场诱导的过渡从涡旋液体玻色金属的二维非晶超导体，a-MoGe，使用磁输运和扫描隧道光谱（STS）的组合。在超导转变温度Tc ~ 1.36 K以下，磁电阻等温线在几乎与温度无关的磁场H_c^*~ 36 kOe处相交。在这个磁场之上，电阻的电阻温度系数是弱负的，但是电阻仍然是有限的，因为T --> 0，正如在坏金属中所预期的那样。从STS电导图在450 mK，我们观察到一个非常无序的涡旋晶格在非常低的领域，融化成涡旋液体以上3千欧。在H_c^* 之前，隧道谱显示出电子-电子相互作用引起的超导能隙和相干峰，这与涡旋液体中的结果一致。然而，在H_c^* 以上，隧道谱继续显示能隙，但相干峰被完全抑制，这表明库珀对失去了相位相干性。我们的结论是，H_c^* 界定了从涡旋液体到玻色金属的转变，最终在更高的场H* 下转变为规则金属，此时电子光谱中的能隙消失。
2021-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Towards a Fully Ab-Initio Description of the Diluted Magnetic Semiconductor $Ga_{1-x}Mn_{x}As$. Ferromagnetism, Electronic Structure, and Optical Response
巡游铁磁性有两种相互竞争的观点，第一种观点认为铁磁性是通过巡游载流子动力学，即所谓的RKKY机制，由局部矩之间的间接耦合产生的，而在另一种情况下，铁磁性是通过强原子Hund相互作用，即所谓的双交换（DE）方案，由巡游载流子的自旋极化产生的。哪一种观点描述了稀磁半导体的铁磁性，这种材料有希望用于自旋电子学应用，目前还不清楚。在这里，我们描述了详细的物理响应的原型材料$Ga_{1-x}Mn_{x}As$使用的第一性原理的带结构与方法的基础上，动态平均场论，将强大的，动态的相关性{ \it和}内在以及外在的障碍在一个单一的理论图片。我们展示了铁磁性是如何由DE驱动的，与最近的观察结果一致，同时对电子结构的细节进行了很好的定量描述，如扫描隧道显微镜（STM）和光学电导率所探测的那样。我们的研究结果表明，铁磁性可以驱动DE即使在稀磁半导体与小的载流子浓度。
2003-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
