Nanotube-based scanning rotational microscope
设计了一种扫描旋转显微镜的方案。该方案是基于同时使用碳纳米管作为探针尖端和作为螺栓/螺母对，其将两个压电致动器的平移位移转换成探针尖端的纯旋转。第一性原理计算的显微镜的可移动和旋转部分之间的相互作用能量确认其操作的能力。具有化学功能化纳米管尖端的扫描旋转显微镜可用于研究单个分子或分子与表面之间的相互作用如何取决于它们的相对取向。
2012-04-24 cond-mat.mes-hall
Scanning magnetic field microscope with a diamond single-spin sensor
我们描述了一种扫描设备，其中一个单一的自旋被用作超灵敏，纳米级磁场传感器。作为这种“探针自旋”，我们考虑一个单一的氮空位缺陷中心的金刚石晶体，连接到扫描设备的尖端。通过光学监测其电子顺磁共振跃迁来检测探针自旋所看到的局部场的变化。室温扫描装置可用于执行纳米级磁共振成像和光谱学，以及用于表征低至单原子水平的磁性纳米结构。
2008-09-23 cond-mat.mes-hall
Long-range Scanning Tunneling Microscope for the study of nanostructures on insulating substrates
扫描隧道显微镜是一种在原子水平上研究电子性质的有力工具，但它的扫描范围相对较小，并且只能对导电样品进行操作，这使得它无法应用于研究由导电和绝缘区域组成的异质样品。在这里，我们提出了一种远程扫描隧道显微镜能够检测导电的微米和纳米结构的绝缘基板上使用的技术的基础上的尖端和样品之间的电容和进行STM研究。
2013-10-23 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Etch-stop method for reliably fabricating sharp yet mechanically stable scanning tunneling microscope tips
本文提出了一种用于电化学腐蚀钨扫描隧道显微镜针尖的直流双薄层脱落技术。这里介绍的关键制造步骤是使用蚀刻停止作为一种简单但准确的方式来优化蚀刻剂和导线之间的接触面积。通过限制蚀刻工艺，可以使针尖的最终锥角变得尖锐且机械稳定，而无需STM针尖制造商的大量精细度。
2015-01-21 cond-mat.mes-hall
Gating upconversion electroluminescence in a single molecule via adsorption-induced interaction of unpaired spin
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）
通过吸附几何构型调控单分子未成对自旋的激发态重新排列，实现上转换电致发光的门控效应
2026-02-05 cond-mat.mes-hall
Streamlined Inexpensive Integration of a Growth Facility and Scanning Tunneling Microscope for in situ Characterization
描述了使用非定制的市售部件的扫描隧道显微镜腔室与样品生长设施的集成。该设备还采用了新设计的磁性摇摆棒，以经济高效的方式提高样品转移的可靠性。
2015-02-11 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Nanoscale tip positioning with a multi-tip scanning tunneling microscope using topography images
多针尖扫描隧道显微镜（STM）是在纳米尺度上进行电荷输运测量的有力手段。利用位于样品表面的四个STM针尖，可以在专用几何配置中进行四点电阻测量。在这里，我们提出了一种替代最常用的扫描电子显微镜（SEM）成像来推断相应的尖端位置。在由光学显微镜监测的初始粗定位之后，STM扫描本身用于确定尖端间距离。一个大的STM概览扫描作为参考图。在参考标测图和小比例尺图像中识别具有单个尖端的相同地形特征，允许识别尖端位置，对于约1 $μ$ m的典型尖端间距，精度约为20 nm。为了校正STM的压电元件的非线性偏转、蠕变和滞后等效应，必须进行仔细的校准。
2022-01-27 cond-mat.mes-hall
Near-field heat transfer in a scanning thermal microscope
我们提出了测量的近场之间的热剖面仪的尖端和平面材料表面的真空条件下的热传递。对于低于10-8米的尖端样品的距离，我们的结果显着不同的波动电动力学的预测。我们认为，这些差异是由于存在的材料依赖的小长度尺度下的介电性能的宏观描述失败，并讨论了相应的模型，产生公平的协议与现有的数据。这些结果是重要的定量解释的信号通过扫描热显微镜能够检测表面上的局部温度变化。
2011-03-16 cond-mat.mes-hall
Conductance of a Quantum Point Contact in the presence of a Scanning Probe Microscope Tip
利用递归格林函数方法，研究了扫描探针显微镜针尖作用下量子点接触的相干电子电导。得到了不同宽度量子点接触内部相干条纹的图像。研究发现，只要针尖位于与特定通道相对应的位置，该通道的电导会降低，而其他通道的电导不会受到影响。此外，通过增加器件两端的温度或电压来平滑相干条纹。我们的结果与Topinka等人报道的实验一致。[Science 289，2323（2000）]。
2002-08-27 cond-mat.mes-hall
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
Imaging Josephson Vortices on the Surface Superconductor Si(111)-(root7xroot3)-In using a Scanning Tunneling Microscope
用3 He基低温扫描隧道显微镜（STM）研究了Si（111）-（root 7 × root 3）-In超导表面。零偏压电导（ZBC）的图像采取了一个大的表面积显示，旋涡被困在原子步骤后，磁场施加。从珀尔涡旋到约瑟夫森涡旋的交叉行为可以从它们沿着台阶的细长形状和核内超导性的显著恢复中清楚地识别出来。我们的数值计算与实验相结合澄清，这些特征是由在原子阶跃的阶间约瑟夫森耦合的相对强度。
2014-12-11 cond-mat.mes-hall
Microscopic origin of molecule excitation via inelastic electron scattering in scanning tunneling microscope
扫描隧道显微镜诱导发光是近年来发展起来的一种测量单分子水平上分子性质的有力工具。快速的实验进展远远领先于理解观察到的现象的理论努力。这样的无能导致在定量分配的荧光光谱的结构和动力学的单个分子的观察到的特征的显着困难。本文致力于揭示扫描隧道显微镜中隧穿电子非弹性散射激发分子的微观起源。目前的理论解释了所观察到的大光子计数之间的不对称性的分子发光强度在正负偏压。
2020-03-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Design of a scanning gate microscope in a cryogen-free dilution refrigerator
我们报告我们的设计的扫描门显微镜住在一个无冷冻剂稀释冰箱的基础温度为15 mK。近年来，脉冲管制冷机效率的提高使得无制冷剂系统受到欢迎。然而，这种新型的低温恒温器对执行扫描探针测量提出了挑战，主要是由于低温冷却器引入的振动。我们演示了扫描均方根振动0.8 nm在3 K和2.1 nm在15 mK在1 kHz的带宽与我们的设计。
2012-11-28 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Two-photon Induced Hot Electron Transfer to a Single Molecule in a Scanning Tunneling Microscope
用飞秒激光脉冲辐照工作在隧道区的扫描隧道显微镜（STM）的结。STM针尖中的光激发热电子共振隧穿进入表面上单个分子的激发态，将其从中性转化为阴离子。电子转移速率与入射激光功率成二次方关系，表明是一个双光子激发过程。偏振测量进一步证实了这种非线性光学过程。电子转移速率的空间依赖性表现出原子尺度的变化。双脉冲相关实验揭示了STM结中光致充电过程的超快动力学性质。这些实验结果对于理解许多纳米无机-有机结构中的光致界面电荷转移具有重要意义。
2010-08-14 cond-mat.mes-hall
Interfacial structure and electronic properties of AFM/FM magnetic multilayer revealed by Scanning Tunneling Microscope
用扫描隧道显微镜/能谱研究了Cu（001）衬底上Mn/Fe磁性异质外延层的界面原子混合。当Mn层薄于3个原子层时，观察到表面合金的形成。从第四层开始，Fe偏析被抑制，并且出现纯Mn表面。因此，光谱测量揭示了表面合金和Mn层之间的电子差异。第四层Mn层的表面电子结构与第五层略有不同，这是由于第四层Mn层与下面的Fe-Mn合金杂化所致。
2016-05-17 cond-mat.mes-hall
Low-temperature-compatible tunneling-current-assisted scanning microwave microscope utilizing a rigid coaxial resonator
提出了一种隧道电流辅助扫描近场微波显微镜的设计方案。为了在低温下稳定运行，制造小型且刚性的微波探针是重要的。我们的同轴谐振探头长度约为30 mm，可以安装在超导磁体的2英寸孔内。探头设计包括一个绝缘接头，可在不降低品质因数的情况下分离直流和微波信号。通过将SMM应用于电不均匀超导体的成像，我们获得了空间分辨率约为200 nm的微波响应的空间分布。此外，我们提出了一个简单的集总元件电路模型的基础上，随着具有不同的电导率的硅片的近场微波测量的SMM探针的分析。
2016-06-09 cond-mat.mes-hall
Topography-based navigation in a millikelvin scanning tunneling microscope using binary-encoded position markers
University of Konstanz（康斯坦茨大学）
本文提出一种在270mK下工作的紧凑型毫开尔文扫描隧道显微镜，利用二进制编码金图案实现350×350μm²区域内的绝对定位，无需硬件修改，为纳米片和纳米器件的扫描隧道谱学提供多功能平台。
2026-06-03 cond-mat.mes-hall
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-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
Robust procedure for creating and characterizing the atomic structure of scanning tunneling microscope tips
扫描隧道显微镜（STM）被广泛用于在原子尺度上研究和操纵物质。尽管STM针尖的关键作用，STM针尖的原子尺度形状的控制仍然是一个解决不好的问题。在这里，我们提出了一种方法，用于制备尖端{ \it原位}，并确保晶体结构和可重复地制备尖端结构的第二个原子层。我们展示了这样的提示从未定义的尖端形状的受控演变。
2017-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
How cold is the junction of a millikelvin scanning tunnelling microscope?
本文通过ADR冷却的毫开尔文STM对超导Al(100)表面进行STS测量，证明结区温度与环境温度解耦，并确定最低结区温度为77 mK。
2022-10-21 cond-mat.mes-hall
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
Fano description of single-hydrocarbon fluorescence excited by a scanning tunneling microscope
亚分子分辨率的荧光检测使得能够在单分子水平上探索空间变化的光子产率和电子振动特性。通过将单个多环芳烃分子置于由扫描隧道显微镜的尖端和NaCl覆盖的Ag（111）表面形成的等离子体腔中，获得了解开振动进程的分子发光光谱。此外，即使当隧穿电流与分子发射体很好地分离时，光谱也揭示了分子的特征。该签名表现出距离依赖性的Fano轮廓，其反映了非弹性隧穿电子、分子激子和定域等离子体激元在距离以及分子荧光之间的微妙相互作用。所提出的研究结果打开了一个不同类别的分子比以前研究的发光的路径，并有助于在一个统一的图片在表面的单分子发光的理解。
2018-05-03 cond-mat.mes-hall
Measuring the randomness of micro and nanostructure spatial distributions: Effects of Scanning Electron Microscope image processing and analysis
表面微米和纳米结构的随机性和聚集程度的定量表征对于评估它们对目标功能的影响至关重要。为此，点模式分析（PPA）的方法，主要用于生态学和医学成像，似乎提供了一个强大的工具集。然而，这些技术的应用需要从它们的显微镜图像中提取纳米结构的点图案。在这项工作中，我们解决的问题的影响，扫描电子显微镜（SEM）图像处理可能对PPA的基本指标，即最近邻指数（NNI）。作为例子，使用两个典型的聚合物微观和纳米结构的SEM图像从二次和背散射电子，我们报告的影响a）噪声过滤和b）二值化阈值的NNI值以及图像有限尺寸效应的影响。基于这些结果，我们得出结论，安全选择的SEM设置，通过NNI估计提供准确的测量纳米结构的随机性。
2022-04-10 cond-mat.mes-hall
Single-molecule Electroluminescence and Beyond
扫描隧道显微镜（STM）可以做的不仅仅是原子成像和操作。它的隧穿电流也可以用于激发光，将电子能量转换为光子能量。采用有效的电子退耦和纳米腔等离子体增强相结合的策略，可以实现STM单分子电致发光。在分子、间隔物、尖端和衬底的优化材料组合后，发射强度可以足够强且稳定以用于执行二阶光子相关测量。观察到的明显的光子反聚束效应清楚地表明了单分子电致发光的单光子发射性质。引人注目的是，当通过STM操作人工构建分子二聚体时，发现单体的光谱峰分裂，这表明来自隧穿电子的激发能可能在整个分子二聚体上快速离域。通过亚纳米分辨电致发光成像技术可以在真实空间中观察到二聚体中不同能态激子耦合的空间分布，这与根据相干分子间偶极-偶极耦合预测的局部光学响应非常相关。此外，单个分子也可以与等离子体纳米腔相干耦合，导致干涉诱导的Fano共振的发生。这些发现为制造电驱动量子光源以及研究分子间能量转移、场与物质相互作用和分子光电子学开辟了新的途径，所有这些都是在单分子水平上进行的。
2018-12-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Chiral Majorana fermion modes regulated by a scanning tunneling microscope tip
马约拉纳费米子可以用只有两个相位（0和π）的实波函数来描述，这提供了可控的自由度。我们提出了一种策略来调节相位的手性马约拉纳状态耦合与扫描隧道显微镜的尖端在一个系统中组成的量子反常霍尔绝缘体与超导体耦合。随着化学势的变化，手征Majorana态可以在0和π之间交替调谐，相应地出现了完美的正隧穿和完美的交叉Andreev反射。完美的交叉Andreev反射，其中一个库珀对可以被分裂成两个电子进入不同的终端完全，导致泵浦电流和不同的量子化电阻。这些发现可能提供了一个马约拉纳费米子的签名，并铺平了一个可行的途径来调节马约拉纳状态的相位。
2018-04-02 cond-mat.mes-hall
Locality and lateral modulations of quantum well states in Ag(100) thin films studied using a scanning tunneling microscope
利用低温扫描隧道显微镜研究了在Fe（100）衬底上外延生长的Ag（100）薄膜。制造的楔形结构通过蒸发Ag通过荫罩允许我们观察系统的量子阱（QW）状态的演变层厚度从3到16单层（ML）。微分电导谱和图像的仔细检查显示在横向方向上的QW状态的显着调制，大概是由于在Ag/Fe界面的局部缺陷。QW态被调制的区域延伸超过~ 5 nm。与此形成鲜明对比的是，在表面原子台阶附近，QW态在距离台阶至少高达1 nm处表现出可忽略的变化，使得属于不同厚度的两组相邻QW态未混合。结果进行了讨论的一个简单的电子波衍射模型。
2015-03-31 cond-mat.mes-hall
Screening of a Luttinger liquid wire by a scanning tunneling microscope tip: II. Transport properties
我们研究了扫描隧道显微镜针尖和Luttinger液线之间的静电耦合对两者之间的隧穿电流和噪声的影响。非微扰求解戴森方程的局部相互作用势，我们得到的格林函数的线和尖端。有趣的是，静电耦合导致了新的双折射子的存在，我们称之为混合格林函数，它是玻色子场的导线和尖端之间的双折射子。接下来，我们计算的输运性质的第二阶与隧道传输的振幅：隧道电流强烈减少的存在下的屏蔽。零频率噪声以类似的方式修改，但Fano因子保持不变。我们还考虑了屏蔽对有限频率非对称噪声的不对称性和电导的影响。
2009-05-23 cond-mat.mes-hall
Theoretical analysis of a dual-probe scanning tunneling microscope setup on graphene
实验进展允许包括多个探针来测量样品表面的传输特性。我们开发了一个理论的双探针扫描隧道显微镜使用格林函数形式主义，并将其应用到石墨烯。在有限长度尺度上对局部传导性质进行采样，得到真实空间电导图，其显示了原始石墨烯系统的各向异性和孤立杂质存在下的量子干涉效应。实空间电导图的傅里叶变换的光谱特征包括可以与不同散射过程相关的特性。我们计算了具有不同边缘几何形状或高度波动的石墨烯系统的电导图，以确定非理想石墨烯样品对双探针测量的影响。
2014-07-18 cond-mat.mes-hall
Directly profiling the dark-state transition density via scanning tunneling microscope
分子暗态参与了许多重要的光子诱导过程，但由于选择规则所规定的禁戒跃迁，通常超出了光学光谱测量。在这项工作中，我们建议使用扫描隧道显微镜（STM）作为一个尖锐的工具，直接配置文件的暗态跃迁密度的单个分子，利用附近的金属尖端的局部静态电场。暗态的探测是通过辅助光抽运测量从较高亮态到基态的荧光来实现的。该方案为研究光电器件中的单分子特性和光辅助生物过程提供了新的方法。
2021-05-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
A scanning quantum cryogenic atom microscope at 6 K
扫描量子低温原子显微镜（SQCRAMscope）是一种量子传感器，其中准一维量子气体成像从附近样品发射的电磁场。我们报告改进的显微镜。通过用封闭循环系统和改进的指形冷却器取代液体低温恒温器，减少了冷冻剂的使用，并通过增加辐射屏蔽来增强低温冷却。最低可达样品温度从35 K降低到5.8 K，同时保持低样品振动。新的样品架更易于更换，量子气体制备也得到简化。
2020-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
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 subKelvin scanning probe microscope for the electronic spectroscopy of an individual nano-device
我们提出了一种结合扫描力和隧道显微镜工作在稀释冰箱，是优化的个别电子纳米器件的研究。该设备配备有商业压电定位器，能够在非常低的温度下将探针下方的样品位移数百微米，而不会过度加热。原子力显微镜的基础上的音叉谐振器探针用于低温精确对准的尖端与一个单独的设备。我们证明了混合约瑟夫森结的局域隧道光谱作为其电流偏置的函数。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Probing local emission properties in InGaN/GaN quantum wells by scanning tunneling luminescence microscopy
利用扫描隧道电致发光显微术在约10 nm尺度上研究了InGaN/GaN量子阱的局域复合特性，发现缺陷边缘存在高能发射，并通过谱拟合获得载流子局域化及约40 nm扩散长度等定量信息。
2022-12-07 cond-mat.mes-hall
A modular ultra-high vacuum millikelvin scanning tunneling microscope
我们描述了超高真空（UHV）扫描隧道显微镜（STM）的设计，结构和性能，能够在稀释冰箱的温度下成像，并配备了矢量磁铁。我们设计的主要目标是通过将STM系统划分为一组易于分离、可互换的组件来实现高水平的模块化。这自然地将STM仪器的UHV需求与稀释制冷机的典型非UHV构造分离，从而促进非UHV材料的使用，同时保持容纳STM的完全可烘烤的UHV室。模块化设计还允许从系统的其余部分快速移除显微镜头，允许在任何时候进行维修，修改甚至更换整个显微镜头，而不会加热低温恒温器或损害真空。在不使用低温滤波器的情况下，我们在超导Al（100）单晶上测量了184 mK的电子温度。
2020-02-06 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Changing the lattice position of a bistable single magnetic dopant in a semiconductor using a scanning tunneling microscope
我们报告了一个可逆的和滞后的变化，测量的地形与扫描隧道显微镜附近的一个单一的Fe掺杂剂在GaAs表面时，施加一个小的正偏置电压。第一性原理计算的形成能量的一个单一的Fe原子嵌入在GaAs中的替代网站的位移的函数支持的解释的可逆晶格位移的Fe掺杂剂。我们的计算表明晶格内的Fe掺杂剂的第二个稳定的配置，其特征在于沿[111]轴的位移，伴随着原子配置对称性的变化，从四重到六重对称的Fe。得到的原子配置，然后使用内的紧束缚计算，以确定的Fe位置的变化对地形的影响。这些结果扩大了范围内表现出的局部构型变化引起的电子掺杂剂，因此可以用于敏感控制掺杂剂的性质和掺杂剂-掺杂剂的相互作用。
2015-05-14 cond-mat.mes-hall
Quantum Heat Under the Microscope: A Perspective on Cryogenic Scanning Thermal Microscopy
Institute of Condensed Matter and Nanosciences, Université catholique de Louvain（凝聚态物质与纳米科学研究所，天主教鲁汶大学）
本文综述了低温纳米尺度局部热传输表征技术的现状与局限，并通过五个案例论证了低温扫描热显微镜在理解奇异量子相和推动变革性技术方面的潜力。
2026-07-03 cond-mat.mes-hall
Using a hybrid superconducting-ferromagnetic tip as a magnetic scanning tunneling microscope
从磁性样品接近由超导体（S）和铁磁体（F）制成的双组分尖端允许铁磁体之间通过S的两个不同的隧穿过程：i）电荷和自旋守恒; ii）电荷和自旋反转，例如库珀对从S流动，一个电子进入F，另一个进入样品。在子间隙电压，这允许两个电流从尖端流动：一个是不敏感的自旋极化，并允许表面形貌，其他直接跟踪F和样品的相对自旋极化。整个器件相当于一个对费米能级自旋极化敏感的STM（MSTM）。它的灵敏度进行了研究和优化，相对于尖端的几何形状。
2002-03-14 cond-mat.mes-hall
Screening of a Luttinger liquid wire by a scanning tunneling microscope tip: I. Spectral properties
考虑了扫描隧道显微镜针尖在相互作用量子线附近的屏蔽效应。借助于玻色化过程，我们能够非微扰地确定量子线中存在尖端的静电屏蔽和线中的库仑相互作用时的格林函数。在我们的方法中，我们证明，整个系统的工作哈密顿量是二次时，$K_c>1/2$，可以解决积分的自由度的提示。一旦格林函数已知，我们就计算光谱特性。我们表明，光谱函数，以及隧道态密度，是受屏蔽和局部态密度强烈偏离其未屏蔽的值时，尖端接近线。此外，我们观察到局域态密度偏差的空间扩展与库仑相互作用参数和屏蔽强度有关。
2009-05-23 cond-mat.mes-hall
Heisenberg, uncertainty, and the scanning tunneling microscope
我们通过对高分辨率扫描隧道显微镜（STM）实验的统计分析表明，将电子电荷密度解释为统计量会导致与海森堡不确定原理的冲突。考虑到这些实验的精确性，我们发现，如果这种解释是正确的，那么不确定原理将被违反近两个数量级。因此，我们不得不得出结论，电子电荷密度是物理上真实的，即，原则上可以精确测量。
2012-03-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Protocol for certifying entanglement in surface spin systems using a scanning tunneling microscope
本研究提出一种利用扫描隧道显微镜认证表面自旋系统纠缠的协议，通过纠缠态独特时间演化特征与相位控制方案，结合弱耦合传感器自旋读出，经模拟验证可在亚开尔文温区测得纠缠相关信号。
2024-01-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scanning SQUID microscopy in a cryogen-free dilution refrigerator
我们报告了一个扫描超导量子干涉仪（SQUID）显微镜在一个无致冷剂的稀释冰箱的基础温度在样品阶段至少30 mK。显微镜刚性安装在混合室板上，以优化样品的热锚定。显微镜外壳适合超导矢量磁体的孔，我们的设计容纳了大量连接样品和传感器的电线。通过在低温恒温器和刚性显微镜外壳的振动隔离的组合，我们实现了SQUID和样品之间的相对振动，使我们能够在150 $μ$ m范围内以微米分辨率成像，同时样品台温度保持在基准温度。为了证明我们的系统的能力，我们显示的静态磁场，磁化率，和磁场以上的超导微米级设备的电流产生的同时获得的图像。
2021-02-18 cond-mat.mes-hall
Scanning SQUID-on-tip microscope in a top-loading cryogen-free dilution refrigerator
本文展示了一台安装于无液氦稀释制冷机顶部装载探头中的针尖SQUID扫描显微镜的设计与性能，通过弹簧悬挂减振和原位热成像控制，实现了对量子材料磁性和热学性质的纳米级表征。
2023-04-23 cond-mat.mes-hall
NMR of a single nuclear spin detected by a scanning tunneling microscope
本文提出利用STM偏置电压切换使分子在顺磁与抗磁态间共存，通过分析ESR超精细强度功率谱实现单个核自旋的NMR探测，并在多种分子中观测到化学位移。
2024-03-30 cond-mat.mes-hall
A scanning tunneling microscope for spectroscopic imaging below 90 mK in magnetic fields up to 17.5 T
我们描述了超高真空扫描隧道显微镜的发展和性能的组合极端条件下的超低温和高磁场。我们结合了顶部加载稀释制冷机和标准桶杜瓦瓶与底部加载超导磁体，以实现4.5天的运行时间，这是足够长的时间来执行各种光谱成像测量。为了使有效电子温度更接近混合室温度，我们特别注意滤除射频噪声，以及增强显微镜单元和混合室之间的热连接。通过测量铝的超导能隙谱，我们估计最低有效电子温度在90 mK以下。我们证实了长期稳定的光谱成像测量可视化超导涡旋的铜酸盐超导体Bi $_{2}$ Sr $_{2}$ CaCu $_{2}$ O $_{8+δ}$。
2018-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Scanning nano-spin ensemble microscope for nanoscale magnetic and thermal imaging
基于固态自旋的量子传感器在从基础物理和化学到生物医学成像的广泛领域提供了巨大的机会。然而，将它们集成到扫描探针显微镜中以实现实用的纳米级量子成像是一项极具挑战性的任务。最近，在金刚石中使用单自旋结合原子力显微镜技术已经允许朝着这个目标取得重大进展，但这种方法的推广到目前为止一直受到阻碍，由长的采集时间或同时地形信息的缺乏。在这里，我们报告的扫描量子探针显微镜，解决了这两个问题，通过采用纳米自旋合奏托管在纳米金刚石。这种方法在采集时间上提供了高达一个数量级的增益，同时保留了量子传感器和地形图像的亚100 nm空间分辨率。我们展示了这种显微镜的两个应用。我们首先通过自旋共振光谱和自旋弛豫法，在环境条件下的磁赤铁矿颗粒的纳米级集群的图像。我们的图像显示快速磁场波动，除了一个静态的组成部分，表明存在超顺磁性和铁磁性粒子。接下来，我们展示了一种新的成像方式，其中纳米自旋系综被用作温度计。我们使用这种技术来映射激光照射单个金纳米粒子在流体环境中产生的光致加热。这项工作为量子探针显微镜的新应用铺平了道路，例如操作微电子设备的热/磁成像和细胞膜中离子通道的磁检测。
2015-12-31 cond-mat.mes-hall
Variable-temperature lightwave-driven scanning tunneling microscope with a compact, turn-key terahertz source
本文提出一种基于紧凑商用太赫兹源的变温光波驱动扫描隧道显微镜，在10–300 K和超高真空下实现皮秒级时间分辨与原子级空间分辨成像，降低了技术部署门槛。
2023-11-22 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Ultrafast supercontinuum fiber-laser based pump-probe scanning MOKE microscope for the investigation of electron spin dynamics in semiconductors at cryogenic temperatures with picosecond time and micrometer spatial resolution
我们描述了一个双色泵浦-探测扫描磁光克尔效应（MOKE）显微镜，我们已经开发的研究在低温下的半导体中的电子自旋现象与皮秒的时间和微米的空间分辨率。我们的显微镜的关键创新是使用超快“白光”超连续光纤激光源，它提供了整个可见光和近红外光谱范围的访问。我们的克尔显微镜允许独立选择激发和检测能量，同时避免了同步两个单独的皮秒激光系统的脉冲序列的必要性。独立调谐泵浦和探测波长的能力使得能够研究激发能对光致电子自旋动力学的影响。我们演示了皮秒实空间成像的光激发电子自旋包在（110）GaAs量子阱样品的扩散膨胀，以说明仪器的能力。
2013-10-11 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
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
A low-temperature scanning tunneling microscope capable of microscopy and spectroscopy in a Bitter magnet at up to 34 T
我们提出了一种低温扫描隧道显微镜（STM）的设计和性能，它工作在一个水冷的Bitter磁铁，它可以获得高达38 T的磁场。由于磁体冷却水产生的高振动环境，需要独特设计的STM和减振系统。STM扫描头设计得尽可能紧凑和刚性，以最大限度地减少振动噪声的影响，并符合Bitter磁体的尺寸限制。STM使用差动螺旋机构用于粗尖端-样品方法，并且在低温下在氦交换气体中操作。在T = 4.2 K和高达34 T的磁场下，通过对高取向热解石墨（HOPG）的形貌成像和扫描隧道能谱（STS），证明了STM的可靠性和性能。
2017-07-10 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
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
A scanning gate microscope for cold atomic gases
我们提出了一种空间分辨冷原子气体中的输运的扫描探针显微镜技术，与半导体物理中的扫描门显微镜非常相似。量子点接触连接到两个原子水库的电导测量的存在下，紧聚焦的激光束作为一个本地的扰动，可以精确地定位在空间中。通过扫描它的位置并记录电导的后续变化，我们获得了通过量子点接触的高分辨率输运图。我们证明了一个空间分辨率相当于内的原子的横波功能的通道的程度，和低于10 nm的位置灵敏度。我们的测量结果与分析模型和从头算数值模拟一致，使我们能够确定一个制度的运输隧道占主导地位的热效应。我们的技术为冷原子气体的高分辨率观测和操纵开辟了新的前景。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
