Ag（111）表面硅烯片的AFM和STM联合测量

Rh（111）上的石墨烯：STM和AFM研究

Graphene on Rh(111): STM and AFM studies

通过结合密度泛函理论计算、扫描隧道显微镜和原子力显微镜（STM和AFM）研究了石墨烯/Rh（111）莫尔晶格的电子和晶体结构。而在STM中观察到的山和谷之间的主要对比度不依赖于所施加的偏置电压的符号，原子分辨AFM图像的对比度强烈依赖于振荡AFM针尖的频率偏移。所得到的结果表明，应用原子力显微镜/光谱的探测在表面的化学对比度的前景。

Tip-induced oxidation of silicene nano-ribbons

We report on the oxidation of self-assembled silicene nanoribbons grown on the Ag(110) surface using Scanning Tunneling Microscopy and High-Resolution Photoemission Spectroscopy. The results show that silicene nanoribbons present a strong resistance towards oxidation using molecular oxygen. This can be overcome by increasing the electric field in the STM tunnel junction above a threshold of +2.6 V to induce oxygen dissociation and reaction. The higher reactivity of the silicene nanoribbons towards atomic oxygen is observed as expected. The HR-PES confirm these observations: Even at high exposu…

Atomic defects of the hydrogen-terminated Silicon(100)-2x1 surface imaged with STM and nc-AFM

The hydrogen-terminated Silicon(100)-2x1 surface (H-Si(100)-2x1) provides a promising platform for the development of atom scale devices, with recent work showing their creation through precise desorption of surface hydrogen atoms. While samples with relatively large areas of the hydrogen terminated 2x1 surface are routinely created using an in-situ methodology, surface defects are inevitably formed as well reducing the area available for patterning. Here, we present a catalog of several commonly found defects of the H-Si(100)-2x1 surface. By using a combination of scanning tunneling microscop…

石墨上隧穿电流、力和耗散的局域光谱和原子成像

Local spectroscopy and atomic imaging of tunneling current, forces and dissipation on graphite

理论预测，扫描隧道显微镜（STM）中的电流和原子力显微镜（AFM）中测量的吸引力直接相关。因此，在有吸引力的AFM模式下获得的原子图像应该是冗余的，因为它们应该是STM的\emph{similar}。在这里，我们表明，虽然电流和力的距离依赖性是类似的石墨，恒定高度的AFM和STM图像的差异很大程度上取决于距离和偏置电压。我们在石墨（0001）表面的高对称性晶格位置处执行隧道电流、频率偏移和阻尼信号的光谱。耗散信号对距离的敏感度大约是频率偏移的两倍，这可以用原子摩擦的普朗特-汤姆林森模型来解释。

Van der Waals heteroepitaxy of air stable quasi-free standing silicene layers on CVD epitaxial graphene/6H-SiC

Graphene, consisting of an inert, thermally stable material with an atomically flat, dangling bond-free surface is by essence an ideal template layer for van der Waals heteroepitaxy of two-dimensional materials such as silicene. However, depending on the synthesis method and growth parameters, graphene (Gr) substrates could exhibit, on a single sample, various surface structures, thicknesses, defects, and step heights. These structures noticeably affect the growth mode of epitaxial layers, e.g. turning the layer-by-layer growth into the Volmer-Weber growth promoted by defect-assisted nucleatio…

扫描隧道显微镜的自动化结构发现

Automated Structure Discovery for Scanning Tunneling Microscopy

针对扫描隧道显微镜（STM）图像难解读、多局限于已知成分平面样品的问题，研究人员基于非接触式原子力显微镜的结构发现方法，开发出可直接从STM图像预测原子结构的机器学习工具ASD-STM，在有机分子的结构预测和定性化学识别上准确率良好，可拓展SPM领域的结构发现应用场景。

Ag（110）表面硅烯纳米带的结构和量子阱态

Structure and Quantum Well States in Silicene Nanoribbons on Ag(110)

利用扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS）和第一性原理计算研究了Ag（110）衬底上生长的硅纳米带的原子结构和电子性质。尽管在过去的几十年中对SiNRs进行了广泛的研究，但迄今为止，其原子结构仍然没有完全了解。在本报告中，我们确定了SiNRs/Ag（110）的结构是具有重构边缘的扶手椅型硅烯纳米颗粒。同时，观察到明显的量子阱态（QWS），并系统地测量了它们的能谱。量子阱结构是由于准粒子垂直于纳米尺度的限制而产生的，可以用量子力学中的一维“盒子中的粒子”模型理论来解释。

Sexiphenyl on Cu(100): nc-AFM tip functionalization and identification

The contrast obtained in scanning tunneling microscopy (STM) and atomic force microscopy (AFM) images is determined by the tip termination and symmetry. Functionalizing the tip with a single metal atom, CO molecule or organic species has been shown to provide high spatial resolution and insights into tip-surface interactions. A topic where this concept is utilized is the adsorption of organic molecules at surfaces. With this work we aim to contribute to the growing database of organic molecules that allow assignment by intra-molecular imaging. We investigated the organic molecule para-sexiphen…

Ag（111）表面硅烯与超薄Si原子层的交叉

Crossover between Silicene and Ultra-Thin Si Atomic Layers on Ag(111) Surfaces

本文报道了用密度泛函理论对Ag（111）表面超薄Si原子层进行的总能量电子结构计算。我们发现了几种不同的稳定硅烯结构：$\sqrt{3}\times\sqrt{3}$，$3\times3$，$\sqrt{7}\times\sqrt{7}$随着硅的厚度从单层增加到四层。得到了银表面多层硅烯结构的双稳态和三稳态，计算的跃迁势垒推断了低温下发生的翻转运动.计算得到的STM图像与实验结果吻合较好。我们还发现了$2\times1$ $π$键合链和$7\times7$二聚体-吸附原子-堆垛层错Si（111）表面结构在Ag（111）表面的稳定存在，这清楚地表明了多层Si在Ag表面的硅-硅结构交叉。我们进一步发现，由于Si-Si层间和Si-Ag界面的共价相互作用，在Ag（111）表面的Si-Si多层膜中不存在Dirac态。相反，我们发现了一个新的态费米能级附近的$π$轨道位于表面层的$\sqrt{3}\times\sqrt{3}$多层硅烯，它满足六角对称性，并表现出线性能量色散。通过研究$2\times1$ $π$键合链结构的电子性质，我们发现多层Si结构的表面相关$π$态在Ag表面上是稳健的。

用原位AFM进行X射线光谱的局部探测

Local detection of X-ray spectroscopies with an in-situ AFM

扫描探针显微镜（SPM）与X射线微束的原位结合为同步辐射技术的发展增添了新的可能性。在本文中，我们描述了一个免费的光学AFM/STM，可以直接安装在同步辐射终端站这样的组合实验。该仪器可用于AFM成像的调查样品或可用于检测光发射的电子与一个尖锐的STM样尖，从而导致本地测量的X射线吸收信号。或者，可以测量撞击尖端最尖锐部分的光子通量，以局部映射从样本衍射的光束图案。在本文中，我们最终提供了一些本地检测的XAS和衍射的例子。

扫描探针显微镜研究CeO₂(100)表面重构的原子尺度反应性

Reconstruction-Dependent Imaging, Reactivity and Local Reduction of the CeO$_2$(100) surface

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。

原子力显微镜实验中的电子散射

Electron scattering in atomic force microscopy experiments

它已被证明，电子跃迁，如在扫描隧道显微镜（STM）中测量的，是有关的隧道势垒中的化学相互作用。在这里，我们表明，在Si（111）上的原子力显微镜（AFM）实验中的亚原子特征的形状和表观高度直接取决于硅表面和硅AFM针尖的可用电子状态。模拟和实验证实，力和电流显示出类似的亚原子变化的尖端样品的距离接近散装键合长度。

石墨烯与Ni（111）通过氧嵌入的解耦

Decoupling of graphene from Ni(111) via oxygen intercalation

结合表面科学技术（STM，XPS，ARPES）和密度泛函理论计算，研究了石墨烯与Ni（111）的氧嵌入脱耦。发现在石墨烯和铁磁（FM）Ni之间的界面处形成反铁磁（AFM）NiO层，其中石墨烯保护下面的AFM/FM三明治系统。发现石墨烯在该系统中是完全解耦的，并且通过电荷转移强烈掺杂$p$，其中狄拉克点的位置为$(0.69\pm0.02)$ eV高于费米能级。我们的理论分析证实了所有的实验结果，也解决了石墨烯和AFM NiO之间的界面特性。

具有明确弹性常数的高灵敏度qPlus传感器的新制造技术

New fabrication technique for highly sensitive qPlus sensor with well-defined spring constant

介绍了一种用于原子力显微镜（AFM）的高灵敏度qPlus传感器的制作新技术。聚焦离子束用于切割，然后焊接到裸石英音叉上的尖锐的微尖从电化学蚀刻钨丝。所得到的qPlus传感器表现出高谐振频率和品质因数，允许增加力梯度灵敏度。它的弹性常数可以被精确地确定，这允许精确的定量AFM测量。该传感器被证明是非常稳定的，可以进行通常的UHV尖端清洗，包括电子束和场蒸发，以及在原位STM尖端处理。初步结果与STM和AFM原子分辨率成像在硅$Si(111)-7\times 7$表面的$4.5\,K$。

在SrTiO3(001)表面利用非接触式AFM成像光激发空穴状态

Photoexcited Hole States at the SrTiO3(001) Surface Imaged with Noncontact AFM

研究揭示了SrTiO3(001)表面在低温下积累光激发电荷并保持光电压的现象，结合STM/AFM和KPFM技术实现原子级定位，DFT显示空穴倾向于局域在氧2p轨道附近形成长寿命陷阱态。

准自支撑单层石墨烯中Si悬挂键的原子和电子结构

Atomic and Electronic Structure of Si Dangling Bonds in Quasi-Free-Standing Monolayer Graphene

在准自立单层石墨烯（QFMLG）的界面处没有H终止的Si悬挂键是已知的散射中心，其可以严重影响载流子迁移率。在这份报告中，我们研究的原子和电子结构的Si悬挂键QFMLG使用低温扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS），原子力显微镜（AFM），和密度泛函理论（DFT）计算。利用扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）在平台上观察到两种不同对比度的缺陷。它们的STM对比度随偏置电压而变化。在STS中，它们在不同的能量1.1和1.4 eV处显示出特征峰。与DFT计算的比较表明，它们分别对应于3和4 Si悬挂键的簇。这些结果的优化石墨烯合成的相关性进行了讨论。

BaFe $_{2}$上顶层PDKEEPAAAAA磁性的调谐As $_{2}$（001）：第一性原理研究

Tuning the magnetism of the top-layer FeAs on BaFe$_{2}$As$_{2}$(001): First-principles study

用第一性原理电子结构计算方法研究了BaFe $_{2}$ As $_{2}$（001）表面的磁性.我们发现，对于As终止表面的磁性基态的顶层FeAs是在交错的二聚体反铁磁（AFM）秩序，而Ba终止表面的共线（单条纹）AFM秩序是最稳定的。当Ba或K原子覆盖到As表面时，计算得到的BaFe $_{2}$ As $_{2}$（001）上顶层FeAs的原子力显微镜能级差减小，表明自旋涨落增强.为了确定新的交错的二聚体AFM秩序的终止，我们模拟了扫描隧道显微镜（STM）图像为这个状态，它显示了不同的$\sqrt{2}\times\sqrt{2}$图案的情况下，半钡覆盖。我们的研究结果表明：（1）表面掺杂可以有效地调节BaFe $_{2}$ As $_{2}$（001）上顶层FeAs的磁性;（2）表面终止和顶层FeAs中的原子力显微镜有序度都可以影响BaFe $_{2}$ As $_{2}$（001）的STM图像。

Growth of germanium-silver surface alloys followed by in situ scanning tunneling microscopy: Absence of germanene formation

Theoretical studies have shown that new physical properties such as tunable gap openings or quantum spinHall effects could be expected from group-IV graphene analogs (silicene, germanene, stanene). While therehave been numerous studies of growth of such Si, Ge, Sn monolayers, the demonstration of their hexagonalorganization has been often based on postgrowth characterization, and their analogy to graphene has remainedcontroversial. Our real-time scanning tunneling microscopy (STM) observation during Ge deposition on Ag(111)in the 380--430 K temperature range reveals that Ag atoms are involved …

利用集成深度学习检测 TMDs 的 STM 图像中的原子尺度表面缺陷

Detecting Atomic Scale Surface Defects in STM of TMDs with Ensemble Deep Learning

提出类 U-Net CNN 集成方法检测 TMDs 的 STM 原子尺度缺陷，F1 达 0.66，并可跨材料与成像模式泛化、自动提取缺陷坐标。

用扫描隧道显微镜和非接触原子力显微镜探测Ir（111）上石墨烯莫尔条纹的形貌和电子衬度

Topographic and electronic contrast of the graphene moiré on Ir(111) probed by scanning tunneling microscopy and non-contact atomic force microscopy

由于石墨烯和下面的金属表面之间的晶格失配，在过渡金属表面上生长的外延石墨烯通常表现出莫尔图案。我们使用扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）实验来探测Ir（111）表面上石墨烯莫尔条纹的电子和形貌对比度。虽然STM形貌的影响，接近费米能量和本地隧道势垒高度的状态的局部密度，AFM是能够产生的“真正的”表面形貌，一旦从尖端和衬底之间的范德华力（VDW）相互作用所产生的背景力被考虑在内。我们观察到35 $\pm$ 10 μ m的莫尔条纹，其中石墨烯-Ir（111）距离在石墨烯蜂窝位于下面的铱原子顶部的区域中最小，而在fcc或hcp三重中空位点上较大。

True Atomic-Resolution Imaging under Ambient Conditions via Conductive Atomic Force Microscopy

Atomic-scale characteristics of surfaces dictate the principles governing numerous scientific phenomena ranging from catalysis to friction. Despite this fact, our ability to visualize and alter surfaces on the atomic scale is severely hampered by the strict conditions under which the related methods are operated to achieve high spatial resolution. In particular, the two prominent methods utilized to achieve atomic-resolution imaging - scanning tunneling microscopy (STM) and noncontact atomic force microscopy (NC-AFM) - are typically performed under ultrahigh vacuum (UHV) and often at low tempe…

氢化Si（100）-2 $\times$ 1上悬挂键的钝化：一种可能的氢光刻误差校正方法

Passivation of dangling bonds on hydrogenated Si(100)-2$\times$1: a possible method for error correction in hydrogen lithography

利用低温扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM），我们通过原子操纵证实了氢钝化Si（100）-2 $\times$ 1表面（H-Si）上单个、选定的悬挂键（DBs）的氢钝化。该方法允许擦除DB，从而为氢光刻提供了纠错方案。用于氢解吸的Si端尖端（Si尖端）和用于氢钝化的H端尖端（H尖端）都是通过与H-Si表面的有意接触而产生的，并且通过它们在AFM中的特征对比度来分配。DB钝化通过将H尖端顶点处的H原子转移到DB来实现，重建局部无缺陷的H-Si表面。

Scale-dependent optimized homoepitaxy of InAs(111)A

We combined in-situ scanning tunneling microscopy (STM) with the conventional growth characterization methods of atomic force microscopy (AFM) and reflection high energy electron diffraction (RHEED) to simultaneously assess atomic-scale impurities and the larger-scale surface morphology of molecular beam epitaxy (MBE) grown homoepitaxial InAs(111)A. By keeping a constant substrate temperature and indium flux while increasing the As$_2$ flux, we find two differing MBE growth parameter regions for optimized surface roughness on the macro and atomic scale. In particular, we show that a pure step-…

下一代时间分辨扫描探针显微镜

Next-Generation Time-Resolved Scanning Probe Microscopy

本研究开发了一套紧凑且易用的光学泵浦-探针扫描隧道显微镜（OPP-STM）系统，通过电学精确控制激光脉冲定时，并将其应用于原子力显微镜（AFM）以高信噪比捕获时间分辨力信号，为探索导电和绝缘材料中的光诱导现象提供了强大工具。

$_x$ Fe $_{2-y}$-Se $_2$高温超导态附近反铁磁半导体相的中子衍射测量

Neutron-Diffraction Measurements of an Antiferromagnetic Semiconducting Phase in the Vicinity of the High-Temperature Superconducting State of K$_x$Fe$_{2-y}$Se$_2$

最近发现的K-Fe-Se高温超导体引起了关于其母体化合物性质的激烈争论。输运、角分辨光电子能谱和STM测量表明，它的母体化合物可能是绝缘的、半导体的甚至是金属的[M. H.方，H.- D.王角H.董志J. Li，C.- M. Feng，J. Chen，and H. Q.袁，欧罗巴。Lett. 94，27009（2011）; F. Chen等人Phys.Rev.X1，021020（2011）;和W. Li等人，物理修订信函109，057003（2012）]。由于与这些不同相关联的磁性基态尚未被识别，磁性和超导性之间的关系也没有完全理解，因此该系统的真正母体化合物仍然难以捉摸。在这里，我们报告的中子衍射实验，揭示了一个半导体反铁磁（AFM）阶段与菱形铁空位秩序。半导体相的磁性顺序与铁磷属元素化物母体化合物的条纹AFM顺序相同。此外，当root 5 * root 5块AFM相与超导性共存时，条纹AFM有序被抑制，这使我们推测新的半导体磁性有序相是该超导体的真正母相。

Higher-order Topology of Axion Insulator EuIn$_2$As$_2$

Based on first-principles calculations and symmetry analysis, we propose that EuIn$_2$As$_2$ is a long awaited axion insulator with antiferromagnetic (AFM) long range order. Characterized by the parity-based invariant $\mathbb Z_4=2$, the topological magneto-electric effect is quantized with $θ=π$ in the bulk, with a band gap as large as 0.1 eV. When the staggered magnetic moment of the AFM phase is along $a/b$ axis, it's also a TCI phase. Gapless surface states emerge on (100), (010) and (001) surfaces, protected by mirror symmetries (nonzero mirror Chern numbers). When the magnetic moment is…

将BN掺杂红荧烯原子级精确地掺入石墨烯纳米带

Atomically precise incorporation of BN doped rubicene into graphene nanoribbons

本研究通过表面化学在Au(111)表面自下而上合成内嵌BN掺杂红荧烯的石墨烯纳米带，经表征发现周期性BN掺杂可增大带隙，为光电用半导体石墨烯纳米带的理性设计提供新方向。

通过调幅交流电抛光一步制备锋利的铂/铱针尖

One-step Fabrication of Sharp Platinum/Iridium Tips via Amplitude-Modulated Alternating-Current Electropolishing

提出一种调幅交流电抛光一步法，在特定频率与CaCl₂/H₂O/丙酮溶液中制备曲率半径小于100 nm、无污染的Pt/Ir针尖，并验证其适用于粗糙表面及液体中原子分辨率STM/AFM成像。

Realizing gapped surface states in magnetic topological insulator MnBi$_{2-x}$Sb$_{x}$Te$_{4}$

The interplay between magnetism and non-trivial topology in magnetic topological insulators (MTI) is expected to give rise to a variety of exotic topological quantum phenomena, such as the quantum anomalous Hall (QAH) effect and the topological axion states. A key to assessing these novel properties is to tune the Fermi level in the exchange gap of the Dirac surface band. MnBi$_2$Te$_4$ possesses non-trivial band topology with intrinsic antiferromagnetic (AFM) state that can enable all of these quantum states, however, highly electron-doped nature of the MnBi$_2$Te$_4$ crystals obstructs the e…

原子白化：通过单个氢原子与硅表面的机械诱导键合实现原子电路

Atomic White-Out: Enabling Atomic Circuitry Through Mechanically Induced Bonding of Single Hydrogen Atoms to a Silicon Surface

我们报道了机械诱导硅-氢共价键的形成及其在工程纳米电子器件中的应用。利用非接触式原子力显微镜（NC-AFM）的针尖，可以垂直操纵单个氢原子。当施加局部电子激发时，单个氢原子从氢钝化表面解吸，并且可以转移到尖端顶点，如从频移曲线中的独特签名所证明的。在隧道电子和电场的情况下，在0 V的扫描探针显微镜结中，在尖端顶点处的氢原子被带到非常接近硅悬挂键，诱导硅-氢共价键的机械形成和悬挂键的钝化。功能化的尖端被用来表征硅悬挂键的氢-硅表面上，被证明是增强扫描隧道显微镜（STM）的对比度，并允许NC-AFM成像与原子和化学键的对比度。通过实例，我们展示了这种原子尺度的机械操作技术在基于表面悬挂键的纳米电子器件的新兴技术工程中的重要性。

开放环境中反常非蒸发亚纳米水层的发现

Discovery of an anomalous non-evaporating sub-nanometre water layer in open environment

本研究利用NV center技术开发纳米级层析方法，发现在环境条件下钻石表面存在不受大气水蒸气影响的非蒸发亚纳米水层，该水层表现出由氢键介导的独特电子传输，为研究低维水行为提供了新平台。

快速合成均匀小尺寸镍纳米颗粒用于外延石墨烯的表面功能化

Rapid synthesis of uniformly small nickel nanoparticles for the surface functionalization of epitaxial graphene

提出一种以 CTAB 为封端剂、在水溶液中快速合成平均约 11 nm 均匀 Ni 纳米颗粒的方法，并验证其可用于外延石墨烯表面功能化且在 550°C 下保持结构稳定。