Chemical reactivity imprint lithography on graphene: Controlling the substrate influence on electron transfer reactions
石墨烯的化学功能化使得能够控制电子特性和传感器识别位点。然而，它的研究被底层基底的异常强烈的影响所混淆。在本文中，我们显示了一个鲜明的差异，在电子转移化学速率与芳基重氮盐单层石墨烯上支持在广泛的基板。当石墨烯在SiO_2和Al_2O_3（蓝宝石）表面上时，反应进行得很快，而在烷基封端的六方氮化硼（hBN）表面上则几乎不进行反应。该效果与基于掺杂水平的预期相反，并且可以使用考虑石墨烯中的衬底诱导的电子-空穴水坑的反应性模型来描述。拉曼光谱映射用于表征衬底对石墨烯的影响。反应性压印光刻（RIL）被证明是一种通过图案化底层衬底来空间图案化石墨烯上的化学基团的技术，并且被应用于石墨烯上的蛋白质的共价束缚。
2012-07-13 cond-mat.mes-hall 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
Autonomous Scanning Probe Microscopy in-situ Tip Conditioning through Machine Learning
原子尺度的表征和操作与扫描探针显微镜依赖于使用原子尖锐的探针。在这里，我们提出了基于机器学习的自动化方法来自动检测和修复扫描隧道显微镜探针的质量。作为一个模型系统，我们采用这些技术在技术上相关的氢封端的硅表面，训练网络识别异常的表面悬挂键的外观。在测试的机器学习方法中，卷积神经网络的准确率最高，在97%的测试案例中实现了对降级提示的积极识别。通过采用多点比较和多数表决，该方法的准确性提高到99%以上。这里描述的方法可以很容易地推广到其他材料系统和纳米成像技术。
2018-03-23 cond-mat.mes-hall
Molecular Patterning and Directed Self-Assembly of Gold Nanoparticles on GaAs
在半导体表面上形成有机自组装单层的微/纳米图案的能力对于纳米科学中许多新兴领域的基础研究和应用至关重要。在这里，我们展示了硫醇分子自组装膜的图案化的无氧化物的GaAs表面的蘸笔纳米光刻和微接触印刷，促进了表面蚀刻和钝化的GaAs的过程。通过观察DPN写入的纳米级点、线图形，对GaAs表面的分子扩散进行了定量分析，与表面扩散模型吻合较好。图案化的硫醇分子的功能性通过将金纳米颗粒定向自组装到GaAs上的4-氨基硫酚SAM的模板上来证明。用原子力显微镜和扫描电子显微镜证实了金纳米颗粒的高度选择性组装。使用分子模板精确控制Au NP在无氧化物半导体表面上的组装的能力可以导致用于制造纳米等离子体结构的有效的自下而上的方法。
2020-01-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Scanning tunneling spectroscopy reveals a silicon dangling bond charge state transition
利用低温扫描隧道显微镜（LT-STM）研究了氢封端硅（100）表面上的单悬挂键（DB）。通过研究不同退火温度下制备的样品，我们建立了次表面砷掺杂对DB电子性能的关键作用。我们表明，当近表面浓度的掺杂剂耗尽作为结果的$1250°C$闪光退火，一个单一的DB表现出尖锐的导电步骤，在其I（V）光谱，这不是由于状态效应的密度，而是对应于DB电荷态转变。该转变的电压位置与DB在不同电荷状态下的STM图像中的偏压依赖性变化完全相关。密度泛函理论（DFT）计算通过显示DB-掺杂剂距离对DB状态的影响，进一步突出了次表面掺杂剂对DB性质的作用。我们讨论了可能的理论模型的电子传输通过DB，可以解释我们的实验观察。
2015-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Limit of Temporal Resolution in Atomic Force Microscopy: How fast can we image with atomically-engineered tips while preserving picometer range spatial resolution?
随着动态扫描探针显微镜技术的最新进展，现在用原子工程尖端对分子的亚分子结构进行成像是一种常规方法，原子工程尖端是通过尖端末端的受控修饰制备的，并且是化学上明确定义的。增强的空间分辨率是可能的，因为原子工程尖端可以在排斥相互作用机制中保持其完整性。虽然提高空间分辨率的机制已经在实验和理论上进行了研究，但最终的时间分辨率，同时保持皮米级的空间分辨率仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们计算分析的时间分辨率的原子力显微镜成像与原子工程的提示。我们的计算结果表明，非金属终止的提示，例如氧终止的铜，是非常适合增强的时间分辨率高达视频速率成像速度，同时保持皮米范围的空间分辨率。首先，具有低刚度的原子工程尖端（例如，CO封端的）的最高可达到的空间分辨率随着成像速度的增加而劣化。我们的研究结果表明，当原子工程的尖端终止与分子在使用中，成像速度在纳米每秒的顺序最多是不可避免的，即使是原子平坦的表面，以保持原子分辨率，避免滑粘运动。除了阐明原子力显微镜成像与原子工程的提示的时间分辨率，我们的数值结果提供了一个展望原子的可扩展性，原子的原子制造使用扫描探针显微镜技术。
2018-11-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Probing limits of STM field emission patterned Si:P $δ$-doped devices
最近，一个单原子晶体管的确定性制造使用硅中的磷通过H-解吸光刻与扫描隧道显微镜（STM）。通过在传统的隧道模式下操作STM来实现精度的这一里程碑，通常利用非常慢的（$\sim\!10^2~\mathrm{nm^2/s}$）图案化速度。相比之下，在高电压（$>10~\mathrm{V}$）场致发射模式下使用STM，图案化速度可以增加几个数量级到$\gtrsim\!10^4~\mathrm{nm^2/s}$。我们表明，快速图案化可以忽略不计的影响相对较大的微米尺寸的功能，作为这些设备上的接触垫。对于纳米级结构，我们表明，所得到的运输是一致的施主掺入化学增强设备的定义的规模为$10~\mathrm{nm}$，即使图案化斑点的大小是$40~\mathrm{nm}$。
2014-08-04 cond-mat.mes-hall
Enhancement and termination of the superconducting proximity effect due to atomic-scale defects visualized by scanning tunneling microscopy
本文用低温扫描隧道显微镜和能谱研究了在Si（111）衬底上形成的超导Pb岛结构与金属Pb诱导的条带状非公度相之间的界面邻近效应。我们的实空间观测表明，二维金属层上的台阶结构对超导对关联的传播具有重要作用，台阶终止了邻近效应，在界面和台阶的限制区域内，邻近效应增强。用Usadel方程计算准经典格林函数公式，用台阶边缘电子的弹性反射定量地解释了观测结果。
2014-01-12 cond-mat.mes-hall
Reconstruction-Dependent Imaging, Reactivity and Local Reduction of the CeO$_2$(100) surface
Osaka University（大阪大学）；National Institute for Materials Science (NIMS)（物质材料研究机构）
该研究结合扫描探针显微实验与第一性原理建模，揭示CeO₂(100)两种表面重构的原子尺度反应性，明确STM对不同重构表面还原状态的敏感性差异，建立了相关实验-理论框架。
2026-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale spin sensing with a single-molecule at the apex of a scanning tunneling microscope
扫描探针技术的最新进展依赖于通过单个分子对探针尖端终止的化学官能化。这种方法的成功打开了通过磁性分子的功能化引入自旋灵敏度的诱人前景。在这里，我们使用的nickelocene终止的提示（NC提示），它提供了可能性的扫描隧道显微镜（STM）的尖端顶点上产生自旋激发。我们表明，当NC-尖端是一百PM远离点接触与表面支持的对象，磁效应可能会探测通过变化的自旋激发光谱的二茂镍。我们使用这种检测方案，同时确定交换场和自旋极化的样品与原子尺度的分辨率。我们的研究结果表明，Nc针尖是一个强大的探针，研究表面磁性与STM，从单个磁性原子的表面。
2019-04-27 cond-mat.mes-hall
CMOS Platform for Atomic-Scale Device Fabrication
可控原子尺度的功能器件制造是纳米技术的圣杯之一。最有前途的一类技术，使确定性的纳米器件制造是基于扫描探针图案或表面组装。然而，这通常涉及复杂的工艺流程、对超高真空环境的严格要求、长的制造时间以及因此有限的产量和器件产量。在这里，开发了一种器件平台，该平台通过将基于扫描探针的掺杂剂器件制造与CMOS兼容的工艺流程集成来克服这些限制。使用的绝缘体上硅衬底具有重建的Si（001）：H表面，该表面由覆盖芯片保护，并且具有准备用于扫描隧道显微镜（STM）图案化的预注入触点。因此，在超高真空中的处理减少到仅几个关键步骤，这最小化了制造纳米级掺杂剂器件所需的复杂性、时间和努力。随后将样品重新整合到CMOS工艺流程中不仅简化了后处理，而且为基于STM的掺杂剂器件作为更复杂器件架构中的构建块的成功应用打开了大门。这种方法的全部功能证明与简并掺杂的STM图案化的Si：P纳米线的磁输运测量到室温。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quantitative mapping of smooth topographic landscapes produced by thermal scanning-probe lithography
针对SPM数据难以拟合任意数学函数的问题，本文提出开源FunFit软件及配套制备表征流程，实现tSPL平滑纳米形貌的定量映射与高保真hBN转移。
2024-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scanning tunneling microscopy study of the possible topological surface states in BiTeCl
近年来，非中心对称碲化铋化合物如BiTeCl作为拓扑绝缘体的候选材料被研究。虽然一些光电子能谱研究表明BiTeCl是一种反转非对称拓扑绝缘体，但其他研究表明它是一种具有Rashba分裂的正常半导体。同时，第一性原理计算至今未能证实BiTeCl中拓扑表面态的存在。因此，BiTeCl的拓扑性质需要进一步研究。本文报道了BiTeCl单晶表面态的低温扫描隧道显微镜研究。在低缺陷密度的碲终止表面上，在由这些状态的散射产生的准粒子干涉图案中发现了拓扑表面状态的强有力证据，无论是在散射矢量的各向异性还是在台阶边缘附近的干涉的快速衰减。同时，在具有更高缺陷密度的样品上，我们观察到不同的表面态。我们的研究结果有助于解决目前的争议BiTeCl的拓扑性质。
2015-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
CO Tip Functionalization Inverts Atomic Force Microscopy Contrast via Short-Range Electrostatic Forces
我们研究了绝缘Cu $_2$ N岛生长在Cu（100）通过结合扫描隧道显微镜和原子力显微镜与两个截然不同的尖端：裸金属尖和CO终止尖。我们使用Choi等人提出的扫描隧道显微镜数据[T。Choi等人，PRB 78，035430（2008）.]以明确地识别原子位置。用两种不同的尖端拍摄的原子力显微镜图像显示了Cu $_2$ N的反向对比度。所观察到的力的对比度可以用静电模型来解释，其中两个尖端具有相反方向的偶极矩。这突出了短程静电力在非接触式原子力显微镜中极性表面上原子对比度形成中的重要性。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall
Investigating individual arsenic dopant atoms in silicon using low-temperature scanning tunnelling microscopy
利用扫描隧道显微镜和光谱学研究了77 K下氢封端的Si（001）样品中的亚表面砷掺杂。我们观察到一些不同的掺杂剂相关的功能，分为两类，我们称之为As1和As2。当在占据状态下成像时，As 1特征表现为叠加在硅表面形貌上的各向异性突起，并且具有沿着特定晶体取向的最大强度。在空状态图像中，特征都表现出长距离的圆形突起。图像是一致的掩埋掺杂剂，是在电中性（D0）充电状态时，在填充状态下成像，但成为通过静电电离时，空状态下成像，类似于以前的观察GaAs中的受体带正电（D+）。密度泛函理论（DFT）计算预测，作为掺杂剂在第三层的样品诱导两个国家躺在下面的导带边缘，这与表面结构杂交创建功能的表面对称性与我们的STM图像一致。As2特征具有令人惊讶的特性，即在填充状态图像中出现突起，在空状态图像中出现各向同性凹陷，这表明它们在所有偏压下都带负电荷。我们讨论了这一特点的可能起源。
2013-07-25 cond-mat.mes-hall
Identification of defects and the origins of surface noise on hydrogen-terminated (100) diamond
本研究通过STM成像与第一性原理模拟识别氢终止金刚石表面缺陷，揭示磁噪声与电荷俘获的微观起源，并验证CVD生长模型。
2024-05-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering Negative Differential Conductance with the Cu(111) Surface State
利用低温扫描隧道显微镜和能谱研究了电子从C60端尖到Cu（111）表面的隧穿。铜的C60轨道和Shockley表面态之间的跃迁产生了与传统预期相反的负微分电导（NDC）。NDC可以通过势垒厚度或C60取向进行调谐，直至完全消光。NDC的取向依赖性是分子尖端和表面态之间对称匹配的结果。
2011-12-08 cond-mat.mes-hall
Fine structure of the local pseudogap and Fano effect for superconducting electrons near a zigzag graphene edge
受最近的扫描隧道实验的启发，本文采用Dirac方程的格林函数，研究了在锯齿形边缘附近的局域态密度（LDOS）中倏逝态和扩展准粒子态的相互作用。被认为是一个模型系统的边缘附近的本地电子结构的影响正常和超导电子通过法诺共振的运输。特别是，临界约瑟夫森电流和0 π跃迁的温度增强的预测。
2007-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Inverted-Mode Scanning Tunneling Microscopy for Atomically Precise Fabrication
CBN Nano Technologies Inc.（CBN纳米技术有限公司）
倒置模式STM通过机械控制化学反应，实现原子级精确制造，展示了可扩展的制造新方法。
2025-12-30 cond-mat.mes-hall
Electron Quantization in Broken Atomic Wires
我们使用扫描隧道显微镜和光谱学证明了在Si（111）表面自组装并被吸附原子杂质分段的金属Au原子线内的电子量子化。研究了两个相邻的Si吸附原子终止的长度为10 nm的线段的局域电子态。一维量子阱态的空间分布和能量的平方反比关系可以很好地分辨。量子化还导致费米能级电导的量子振荡。这些结果否定了长期以来假定的吸附原子的掺杂剂作用，但表明其强散射性质。该方法为以原子精度研究一维量子现象提供了一个新的、方便的平台。
2015-05-01 cond-mat.mes-hall
Tailoring the atomic structure of graphene nanoribbons by STM lithography
纳米级电子学的实际实现面临着两个主要挑战：构建模块的精确工程和将其组装成功能电路。尽管碳纳米管具有特殊的电子特性，但通过耗时的过程，仅实现了基本的演示设备。这主要是由于缺乏纳米管的选择性生长和可靠的组装工艺。然而，石墨烯提供了一种有吸引力的替代品。在这里，我们报告了石墨烯纳米带（GNRs）和弯曲结的图案化，具有纳米精度，明确的宽度和预定的晶体取向，使我们能够使用扫描隧道显微镜（STM）光刻完全设计其电子结构。利用STM和隧道谱研究了带的原子结构和电子性质。开放的限制间隙高达0.5 eV，允许室温下操作的GNR为基础的设备，报告。这种方法避免了组装纳米级组件的困难，并允许实现完整的集成电路，作为室温弹道电子器件工作。
2008-06-10 cond-mat.mes-hall
