Compressed Sensing for STM imaging of defects and disorder
压缩感知（CS）是一种有价值的技术，用于重建测量在许多领域。CS还没有获得广泛采用的扫描隧道显微镜（STM），尽管潜在的提供较低的采集时间和增强的容忍噪声的优点。在这里，我们应用了一个简单的CS框架，使用加权迭代阈值算法CS重建，代表高分辨率的STM图像的超导表面和吸附分子。我们计算了一系列扫描模式，采样密度和噪声强度的重建图，评估整个图像和所选缺陷的重建质量。总的来说，我们发现，典型的STM图像可以令人满意地重建到30%的采样-已经是一个很大的改善。我们还概述了这种方法的局限性，如采样模式的文物，这变得特别明显的图像与内在的长程无序，并提出了一些方法来减轻其中的一些。最后，我们调查的STM图像的压缩性作为测量的图像中的固有噪声和CS重建的前兆，使先验估计的有效性CS重建以最小的计算成本。
2021-01-15 cond-mat.mes-hall eess.IV
Intrinsic Point Defects in Ultrathin 1T-PtSe2 Layers
在二维（2D）过渡金属二硫属化合物（TMDs）中，二硒化铂（PtSe 2）处于独特的地位，因为随着厚度的减小，它会经历从II型狄拉克半金属到间接能隙半导体的相变。2D TMD中的缺陷是普遍存在的，并且在理解和调整电子、光学和磁性方面起着至关重要的作用。在这里，我们调查的本征点缺陷在云母通过化学气相输运（CVT）方法，使用扫描隧道显微镜和光谱（STM/STS）和第一性原理计算生长的PtSe 2层。我们从STM形貌图中观察到了五种不同的缺陷，并得到了缺陷的局域态密度。通过结合STM结果和第一性原理计算，我们确定了这些缺陷的类型和特征，它们分别是最顶层和下一层的Pt空位，最顶层的Se空位，以及最顶层的Pt位上的Se反位。我们的研究表明，硒反位缺陷是最丰富的形成能量最低的富硒生长条件下，在2D二硫化钼（MoS 2）家庭的情况下。我们的研究结果将提供关键的洞察调整载流子迁移率，载流子弛豫，和电子-空穴复合率的缺陷工程或改变生长条件在少层1 T-PtSe 2和其他相关的二维材料。
2019-03-23 cond-mat.mes-hall
Native defects in ultra-high vacuum grown graphene islands on Cu(111)
利用扫描隧道显微镜（STM）研究了超高真空（UHV）乙烯在Cu（111）上分解生长的石墨烯岛中的本征缺陷。我们通过调查其表观高度，原子分辨率成像和详细的隧道光谱表征这些缺陷。仅在石墨烯区域中发生的明亮缺陷被识别为石墨烯晶格中的C位点点缺陷，并且最有可能是单个C空位。在石墨烯和Cu区域中都观察到暗缺陷类型，并且可能是Cu表面中的点缺陷。我们还提出了数据显示的重要性，偏置和尖端终止的STM图像中的缺陷的外观和实现原子分辨率的能力。最后，我们提出了隧道光谱测量探测点缺陷的石墨烯岛的局部电子景观的影响。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall
Microscopy of hydrogen and hydrogen-vacancy defect structures on graphene devices
我们已经使用扫描隧道显微镜（STM），调查两种类型的氢缺陷结构的单层石墨烯支持的六方氮化硼（h-BN）在门控场效应晶体管配置。第一种H缺陷类型是通过用1 keV电离氢轰击石墨烯产生的，并且通过将实验数据与第一性原理计算进行比较，将其识别为与石墨烯空位键合的两个氢原子。第二种类型的H缺陷被识别为二聚氢，并且通过将仅具有热能的原子氢沉积到石墨烯表面上而产生。扫描隧道光谱（STS）的测量结果表明，氢二聚体以这种方式形成的STM尖端和石墨烯之间的隧道电导打开了一个新的弹性通道。
2018-10-24 cond-mat.mes-hall
Fano Interference between a STM Tip and Mid Gap States in Graphene
我们分析了STM电流通过电子共振在基板上作为针尖表面距离的函数。我们表明，当尖端接近表面的Fano杂交可以发生在衬底上的电子共振和连续的STM尖端的导电状态之间。在某一能量处的电子共振的状态密度的最大值然后可以导致STM信号$dI/dV$的下降。石墨烯中的共振，被称为中间带隙态，是产生这种类型的Fano干涉的良好候选者。中间带隙态可以由局域缺陷或吸附物产生，我们分析了吸附物的顶部和中空构型的情况。
2014-01-06 cond-mat.mes-hall
Quantum interference effects in a system of two tunnel point-contacts in the presence of single scatterer: simulation of a double-tip STM experiment
从理论上研究了含有两个隧道点接触和单个次表面散射体的系统的电导。这个问题在s波散射近似中得到解决，给出了系统的波函数和电导的解析表达式。分析了电子波通过不同接触点的干涉及其与缺陷散射波的干涉所引起的电导振荡。讨论了利用电导随接触距离的变化关系来确定金属表面下杂质深度的前景。它示出的应用程序的外部磁场的结果在Aharonov-Bohm型振荡的电导，其周期允许检测的深度的缺陷在一个双尖端STM实验。
2010-11-30 cond-mat.mes-hall
Moiré patterns on STM images of graphite from surface and subsurface rotated layer
我们已经观察到与STM莫尔图案对应的一个石墨烯层在HOPG表面上的旋转。莫尔条纹的特征在于旋转角度和在平面内的延伸。此外，通过识别边界域和缺陷，我们可以区分由于表面或次表面层上的旋转引起的莫尔图案。为了更好地理解莫尔图案的形成，我们通过第一原理研究了三个石墨烯层的阵列，其中顶部或中间层出现围绕堆叠轴旋转。我们比较了实验和理论结果，我们表明在相应的STM图像的莫尔图案形成的表面和次表面层的旋转的强烈影响。
2013-01-19 cond-mat.mes-hall
Spectral Fingerprints of Resonant Defect Scattering by Substitutional Mn in Graphene
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；imec vzw (Interuniversitair Micro-Electronica Centrum)（imec（跨大学微电子中心））；Elettra Sincrotrone Trieste（的里雅斯特电子同步辐射中心）；INFN Sezione di Milano and “European Theoretical Spectroscopy Facility” (ETSF)（意大利国家核物理研究所米兰分部及“欧洲理论光谱设施”）
研究以石墨烯/Cu(111)的取代式Mn为模型点缺陷，结合STM与ARPES验证共振散射指纹，确定Mn为强共振散射体，建立了表征石墨烯共振无序的有效方法。
2026-08-20 cond-mat.mes-hall
Characterization and manipulation of individual defects in insulating hexagonal boron nitride using scanning tunneling microscopy
缺陷在决定大多数材料的性能方面起着关键作用，并且由于它们往往高度局部化，因此在单缺陷水平上表征它们特别重要。扫描隧道显微镜（STM）具有成像导体，半导体和薄膜中的单个点缺陷的电子结构的历史，但纳米尺度的单缺陷电子表征仍然是本征体绝缘体的一个难以捉摸的目标。在这里，我们报告的表征和操纵的本征体六方氮化硼（BN）绝缘体通过STM的个别本征缺陷。通常，这是不可能的，因为缺乏用于电流的导电漏极路径。我们克服了这个问题，采用石墨烯/BN异质结构，它利用石墨烯的原子薄的性质，允许可视化的缺陷现象，在下面的散装BN。我们观察到三种不同的缺陷结构，我们归因于体内的块状绝缘氮化硼的缺陷。使用扫描隧道光谱（STS），我们获得这些BN缺陷结构的电荷和能级信息。除了表征这样的缺陷，我们发现，它也可以通过施加到我们的STM尖端的电压脉冲来操纵它们。
2014-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of Structural Defects on Charge Density Waves in 1T-TaS2
利用扫描隧道显微镜（STM）、角分辨光电子能谱学（ARPES）和密度泛函理论（DFT）研究了1 T-TaS 2的本征缺陷对电荷密度波（CDW）的影响。我们识别了几种类型的结构缺陷，并发现大多数具有局限于单个CDW位点的局部特征，但有一个例外，它有效地充当掺杂剂，导致能带弯曲并影响多个邻近位点。虽然只有一种类型的缺陷可以观察到的STM地形成像，所有的缺陷很容易解决的局域态密度（LDOS）映射与STS。我们关联原子分辨STM周期性的无缺陷的1 T-TaS 2顶部的硫原子，并引入平铺的表面使用等角六边形。采用密度泛函理论（包括库仑相互作用）研究了引入硫空位和氧取代硫的电子结构。硫空位的特征在于金属性质，并被确定为所观察到的实验缺陷之一的起源。而在后者的情况下，1 T-TaS 2的氧化被发现导致预期在无缺陷材料中的磁性能的损失。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tight binding description of the STM image of molecular chains
本文描述了一种紧束缚模型，用于描述吸附在金属表面上的分子的扫描隧道显微镜图像。该模型在精神上类似于用于分析沿着连接两个金属引线的分子线的传导的模型，并且使得有可能将这两个测量和可以从相应结果中收集的信息联系起来。特别是，分子的导电性能的依赖性，沿着和跨越分子链上的链长，intersite电子耦合强度和热和无序效应进行了讨论和对比。应注意，可显著影响沿分子链的传导的结构或化学缺陷对在横向方向上跨越分子线的传导具有相对适度的影响。
2004-03-23 cond-mat.mes-hall
Spectroscopic Properties and STM Images of Carbon Nanotubes
我们提出了一个理论研究的局部环境中的碳纳米管的电子性质的作用：孤立的单壁和多壁纳米管，纳米管绳，管上支持的黄金和切割到有限的长度。与基板或与其他管的相互作用不会改变孤立管观察到的扫描隧道显微镜（STM）模式。拓扑缺陷（五边形/七边形对）和管帽的STM拓扑图像也进行了研究。在这两种情况下，所获得的图像取决于所施加电压的符号，并且可以根据先前的STM图像目录（由缺陷散射的电子波之间的干涉）来描述。我们还计算了具有不同手性和半径的孤立管的电子态密度，证实了DOS中的峰结构与纳米管直径之间的相关性，但是DOS中的金属平台也取决于纳米管手性。此外，导带和价带结构彼此不完全对称。与STM图像相反，与基底的相互作用确实改变了纳米管的能级。我们观察到周围的费米能级和扩大的孤立的单壁纳米管，可以用来提取有用的信息管的结构和键的尖锐的van Hove奇点的小赝隙的开放。STM和光谱研究的结合为解决碳和复合纳米管的电子和结构性质开辟了一种新技术。
1999-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sub-atomic electronic feature from dynamic motion of Si dimer defects in bismuth nanolines on Si(001)
扫描隧道显微镜（STM）揭示了在Si（001）上自组装的无缺陷铋纳米线的不寻常的尖锐特征。它们在正偏压下表现为垂直于铋纳米线的亚原子细线，在负偏压下表现为原子大小的珠子。密度泛函理论（DFT）模拟表明，这些特征可以归因于在纳米线中取代Bi二聚体的屈曲Si二聚体，其中尖锐特征是这些二聚体在扫描期间翻转的违反直觉的签名。STM数据和DFT模拟之间的完美对应，突出了我们对复杂Bi-Si（001）Haiku系统的详细理解。
2017-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron scattering in a superlattice of line defects on the surface of topological insulators
采用传输矩阵方法，对具有六角弯曲效应的拓扑绝缘体表面周期线缺陷的电子散射进行了理论研究。由于动量交换作用下弯曲能线的不对称性，在两个垂直方向上研究了表面线缺陷作为结构波纹对电子传输的影响。的透射曲线和细节的共振峰，随缺陷的数量和它们的电位的强度是强烈地依赖于线缺陷延伸的方向。在低能量下，入射和反射的传播电子之间的量子干涉对透射共振起主要作用，而在高能量下，由于强烈的翘曲效应，在等能轮廓上也出现了多次散射过程。通过增加线缺陷之间的空间间隔，电导的最小值在低入射能量下保持显著高，而随着缺陷数量的增加，最小值可以在高能量下接近零。我们的研究结果表明，拓扑绝缘体表面的电位波纹可以用来控制这些材料的局部电子性质。
2020-07-25 cond-mat.mes-hall
Substitutional tin acceptor states in black phosphorus
通常发现标称纯的黑磷（BP）是p型半导体，表明普遍存在杂质物质或本征带电缺陷。此外，黑磷的扫描隧道显微镜（STM）图像揭示了叠加在表面原子晶格上的长程双叶缺陷特征的存在。我们表明，BP的p型掺杂和STM图像中观察到的缺陷特征都可以归因于替位锡杂质。我们表明，通过两种常见的合成途径产生的黑磷样品中含有锡杂质，我们证明了替代锡杂质的基态是带负电荷的费米能级的位置范围内的BP带隙。锡杂质的局部负电荷在带隙中诱导类氢态，并且位于价带边缘的2p能级引起STM图像中观察到的双叶特征。
2021-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing the nature of defects in quasi free standing mono-layer graphene on SiC(0001) by means of Density Functional Theory
通过从富Si SiC（0001）面选择性Si蒸发和H嵌入在SiC上生长的准独立单层石墨烯（QFMLG）在STM和AFM分析中显示出不规则性，表现为局部特征，我们先前将其识别为H层覆盖中的空位[Y Murata等人，Nano Res，出版中，DOI：10.1007/s12274-017-1697-x]。然而，这些特征的大小、形状、亮度、位置和浓度是可变的，这取决于氢化条件。为了阐明这些功能的性质，在这项工作中，我们进行了系统的密度泛函理论研究QFMLG的结构和电子性质的缺陷，在H覆盖安排在不同的配置，包括多达13个空缺的H原子，并表明这些产生本地化的电子态与特定的电子结构。基于模拟和测量的STM图像的比较，我们能够关联不同的空缺的大尺寸（7-13缺失H）的不同观察到的功能。的存在下，大的空缺是在协议的趋势，单H空位聚集，这里所证明的DFT结果。这给氢化过程提供了一些线索。我们的工作揭示了QFMLG中H覆盖缺陷的结构多样性，并为解释STM图像中的多样性提供了可操作的方法。这些空位产生的局域态的能量是可调的，通过它们的大小和形状，这表明在纳米和光电子学的应用。
2017-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Li-intercalated Graphene on SiC(0001): an STM study
利用扫描隧道显微镜（STM）和低能电子衍射（LEED）对锂（Li）对碳化硅（SiC）上石墨烯的影响进行了系统的研究。我们研究了锂沉积在外延单层石墨烯和缓冲层表面上的Si面的SiC。在室温下，Li立即插入SiC衬底和缓冲层之间的界面，并将缓冲层转变为准自立式石墨烯。这一结论得到了LEED和STM证据的证实。我们表明，通过SiC台阶网站或石墨烯缺陷发生插层。我们得到了一个很好的定量之间的协议的数量的Li原子沉积和可用的Si键的SiC晶体的表面上的数量。通过STM分析，我们能够确定在SiC衬底和缓冲层之间的界面处由Li嵌入引起的层间距离。
2017-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of surface defects and few-atomic steps on the local density of states of the atomically-clean surface of topological insulator Bi$_2$Se$_3$
本文报道了拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$的原子级洁净（111）表面的超高真空低温扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）研究结果。我们观察到几种类型的新的亚表面缺陷，其位置和电荷对应于生长的晶体的p型导电。热电效应的符号也指示p型传导。STM和STS测量表明，化学势总是位于体带隙内。我们还观察到在研究表面的五重层台阶附近的局部态密度的变化。这种变化对应于狄拉克锥位置的移动或台阶边缘附近的化学势的移动。
2014-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
High-Resolution Scanning Tunneling Microscopy Imaging of Mesoscopic Graphene Sheets on an Insulating Surface
我们目前的扫描隧道显微镜（STM）图像的单层石墨烯晶体在超真空条件下检查。通过直接剥离单晶石墨在二氧化硅表面上制备横向尺寸在微米级的样品。使用拉曼光谱鉴定单层膜。单层样品的形貌图像显示了孤立石墨烯单层的完全六边形对称性所期望的蜂窝结构。在STM图像中没有可观察到的缺陷表明这些膜的高质量。还检查了由几层石墨烯组成的晶体。他们表现出显着不同的STM形貌，显示减少的三重对称性的块状石墨表面的特性。
2007-05-07 cond-mat.mes-hall
Edge state on hydrogen-terminated graphite edges investigated by scanning tunneling microscopy
通过超高真空扫描隧道显微镜（STM）测量，仔细研究了石墨的扶手椅边缘嵌入氢终止锯齿形边缘出现的边缘态。锯齿形边缘处的边缘态具有不同的空间分布，这取决于$α$ -或$β$ -位点边缘碳原子。在缺陷由短锯齿形（或短克莱因）边缘组成的情况下，边缘状态也存在于缺陷附近。扶手椅边缘缺陷周围的边缘态振幅分布在由边缘的局部原子结构决定的方向上通常有一个显著的峰。紧束缚计算的基础上观察到的STM原子排列再现了所观察到的局域态密度的空间分布。
2006-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Yu-Shiba-Rusinov states in 2D superconductors with arbitrary Fermi contours
超导体上的磁性杂质诱导子带隙Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态，这些束缚态位于杂质位置，并在几纳米的距离内逐渐远离杂质。在这篇文章中，我们提出了一个理论方法来计算的YSR谱的空间分布的二维超导体的任意费米轮廓（FC）的磁性杂质的存在下。基于格林函数（GF）理论，我们将任意轮廓形状近似为正多边形，得到了一个通用的解析表达式。这种方法使我们能够显示YSR状态的空间衰减（因此，扩展）和宿主超导体的FC形状之间的联系。我们进一步应用该方法计算了附近杂质原子存在下YSR态的演化，并将计算结果与$β$ -Bi 2 Pd超导体上锰二聚体相互作用的扫描隧道显微镜（STM）测量结果进行了比较.该方法可以很容易地扩展到任何数量的磁耦合杂质，因此，提供了一个有用的工具，用于模拟在人工原子纳米结构的相互作用YSR态的光谱特性。
2022-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Direct observation of near-field induced resonant electron tunneling in a sub-nanometer plasmonic gap
纳米结构的局域表面等离子体共振（LSPR）激发和等离子体纳米腔中的电荷转移在纳米级光电子学和等离子体器件的应用中起着核心作用。然而，近场诱导电荷转移的直接观察仍然是一个具有挑战性的实验。在这里，我们提出了LSPR辅助共振电子隧穿从Ag或Au针尖的图像电位状态的Ag（111）表面使用扫描隧道显微镜（STM）。LSPR辅助隧穿过程导致带隙中场发射共振（FER）的红移与入射光子能量相关。使用的STM结中的间隙距离的精确控制，我们展示了调谐的相对贡献，从LSPR辅助和正常的STM电子隧穿过程。此外，表面上的局部缺陷的FER强度映射允许在有和没有激光激发的情况下明确地分配相应的FER水平。
2018-05-09 cond-mat.mes-hall
Electronic Structures of N-doped Graphene with Native Point Defects
石墨烯中的氮掺杂在石墨烯基器件和催化剂中具有重要意义。采用密度泛函理论计算了含空位和Stone-Wales缺陷的N掺杂石墨烯的电子结构。我们的研究结果表明，在石墨烯中的单空位作为空穴掺杂剂，需要两个替代N掺杂剂来补偿由单空位引入的空穴。另一方面，双空位不产生任何自由载流子。有趣的是，一个单一的N掺杂剂在双空位作为受体，而不是施主。本征点缺陷和N掺杂剂之间的干扰强烈修改的作用，N掺杂的自由载流子的生产在体π带。对于一些缺陷和N掺杂剂-缺陷复合物，局部缺陷π态被部分占据。讨论了这种情况下自旋极化的可能性。我们还提出了定性的论点的基础上的本地债券图片的电子结构。结合实验结果，分析了N掺杂在空位和Stone-Wales缺陷处的1 s相关X射线光电子能谱和吸收光谱。我们还讨论了特征扫描隧道显微镜（STM）图像起源于电子和结构的N掺杂缺陷复合物的修改。小负偏压下的STM成像将为氧还原反应提供重要的活性位点信息。
2013-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band gap measurements of monolayer h-BN and insights into carbon-related point defects
六方氮化硼（h-BN）是一种柔性宽带隙半导体材料，在紫外和可见光范围内的高效深紫外光源、二维异质结构和室温单光子发射器等方面具有巨大的应用潜力。为了实现这些应用，必须更好地了解h-BN的电子和光学性质以及各种结构缺陷的影响。尽管在过去的几年里，如电子带隙值，激子结合能和点缺陷的影响方面的巨大努力仍然难以捉摸，特别是当考虑一个单一的单层。在这里，我们直接测量了一个单层的h-BN外延生长在高度取向的热解石墨的状态密度，通过进行低温扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）。在无缺陷区域上观察到的h-BN电子带隙为$(6.8\pm0.2)$ eV。使用光谱学获得h-BN光学带隙，激子结合能被确定为$(0.7\pm0.2)$ eV。此外，局部激发的阴极发光和光致发光显示出复杂的光谱，通常与碳缺陷相关的间隙内状态。此外，在单层的h-BN的某些区域中，我们确定，使用STM，点缺陷，其具有低于费米能级约2.0 eV的间隙内电子能级。
2021-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structures of Graphene Layers on Metal Foil: Effect of Point Defects
在这里，我们报告了一种简便的方法来产生一个高密度的点缺陷在金属箔上的石墨烯，并显示点缺陷如何影响石墨烯层的电子结构。我们的扫描隧道显微镜（STM）的测量，辅以第一性原理计算，揭示了点缺陷的结果在两个谷间和谷内的石墨烯散射。由于散射的增强，缺陷附近区域的费米速度降低。此外，我们的分析进一步指出，周期性点缺陷可以通过引入显著的带隙来定制石墨烯的电子特性，这为全石墨烯电子学开辟了一条道路。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and structural characterization of divacancies in irradiated graphene
我们提供了一个碳双空位，一个基本的，但几乎未开发的点缺陷在石墨烯的彻底研究。低温扫描隧道显微镜（STM）成像的不同衬底上的辐照石墨烯使我们能够识别一个共同的双重对称点缺陷。我们的第一性原理计算揭示，这种类型的缺陷的结构容纳在由两个五边形和一个八角形形成的重排原子网络中的两个相邻的缺失原子，没有悬挂键。扫描隧道光谱（STS）测量的双空位产生在接近理想的石墨烯显示的电子光谱占主导地位的空态共振，这是归因于自旋简并的$π$ -电子性质的近平带。虽然计算的电子结构排除了双空位周围磁矩的形成，但费米能级附近电子共振的产生揭示了双空位作为用于调节石墨烯系统中电子输运性质的关键点缺陷。
2011-12-23 cond-mat.mes-hall
Anti-site defect-induced disorder in compensated topological magnet MnBi$_{2-x}$Sb$_x$Te$_4$
本研究利用 STM/S 对 $x=0.64$ 的 MBST 进行统计分析，发现 (Bi,Sb)$_{\ m Mn}$ 反位缺陷主导掺杂涨落、形成电荷坑并闭合输运能隙。
2023-10-06 cond-mat.mes-hall
Imaging the Acceptor Wave Function Anisotropy in Silicon
本研究首次通过扫描隧道显微镜获得硅中类氢受主波函数的方形环状图像，结合谱学与理论计算证实其受主属性及对称性来源，为受主基量子器件研发提供关键支撑。
2025-05-19 cond-mat.mes-hall
Electronic standing waves on the surface of the topological insulator Bi2Te3
金属表面上的线缺陷在电子局域态密度（LDOS）中引起驻波。在远离线缺陷处，LDOS振荡的波数通常等于费米等值线嵌套段之间的距离，并且LDOS振荡的包络线在远离线缺陷处呈现幂律衰减。在这里，我们从理论上分析的LDOS振荡接近线缺陷的表面上的拓扑绝缘体Bi 2 Te 3，并确定一个重要的前渐近贡献与波数和衰减特性显着不同的渐近贡献。表征前渐近LDOS振荡的波数与来自扫描隧道显微镜实验的最新数据很好地一致[Phys. Rev. Lett. 104，016401（2010）]。
2012-09-10 cond-mat.mes-hall
Quantum interference patterns around magnetic impurities in a 2D electron gas with strong Rashba spin-orbit interaction
在具有Rashba自旋轨道相互作用的二维电子气中，得到了磁点缺陷周围局域态密度和磁化局域态密度的显式依赖关系.在玻恩近似下，给出了缺陷磁矩的大小和取向以及自旋-轨道相互作用常数α/的任意大小的表达式。在我们的渐近精确公式的基础上，提出了一种确定STM实验中常数α/的方法。新的分析结果进行了比较与数值和近似结果的以前的工作。与以前的工作不同，我们发现，在自旋轨道相互作用的存在下，磁散射不修改的局域态密度和自旋织构所造成的平面取向的缺陷磁矩，弹性散射，不是一个纯粹的平面自旋织构。
2016-01-13 cond-mat.mes-hall
Hydrogen inserted into the Si(100)-2x1-H surface: A first-principles study
用密度泛函理论研究了H原子嵌入Si（100）-2x1表面氢单分子层的情况.氢致缺陷被认为是在其中性，负，和正电荷状态。发现氢原子在最稳定的中性和负电荷状态下在表面形成二氢化物单元。位于二聚体行之间的凹槽中并与第二层Si原子键合的氢也是最稳定的负电荷状态之一。在正电荷状态下，氢在Si二聚体（Si-H-Si）内部形成三中心键，类似于本体情况。模拟的扫描隧道显微镜（STM）图像与文献中的实验数据的比较表明，中性和带负电荷的氢致缺陷已经在实验中观察到。结果表明，H原子嵌入Si（100）-2x1-H表面的吸附位置取决于氢致缺陷的电荷状态。
2020-06-29 cond-mat.mes-hall
Defect-induced multicomponent electron scattering in single-walled carbon nanotubes
我们提出了一个详细的比较理论预测的电子散射过程中的金属单壁碳纳米管的缺陷和实验数据得到的Ar $^+$辐照纳米管的扫描隧道光谱。为了这个目的，我们首先开发了一个形式主义的存在下的源极和漏极接触和STM尖端的缺陷纳米管的量子输运性质的研究。形式主义是基于描述低能电子的场论方法。我们占缺乏平移不变性引起的缺陷在所谓的扩展KP近似。理论模型再现了实验观察到的盒中粒子态的特征。此外，理论和实验傅立叶变换的局部密度的状态图之间的比较产生明确的签名间和谷内电子散射过程取决于管的手征。
2011-04-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Impact of Step Defects on Surface States of Topological Insulators
精确求解了拓扑绝缘体表面沿$x$或y轴存在台阶缺陷时的本征态。结果表明，与传统金属中的电子态不同，跨SD的拓扑表面态可以产生自旋旋转。自旋旋转的幅度取决于SD的高度和方向。局域态密度（LDOS）振荡的特征在于在较高能量下连接六边形恒能轮廓上的两点的波矢量。在较大的正（负）偏置电压下，SD沿y轴引起的振荡周期是SD沿x轴引起的振荡周期的$\sqrt 3$（$\frac{1}{\sqrt 3}$）倍。随着偏置电压的增加，振荡周期变小，对SD的强度不敏感。在费米面附近的较低能量，两种类型的波矢共存的LDOS调制。这些结果是一致的定性与最近的观察扫描隧道显微镜。
2011-10-17 cond-mat.mes-hall
Atomically resolved scanning force studies of vicinal Si(111)
有序台阶半导体表面由于其原子台阶的规则排列而吸引了强烈的关注，这使得它们成为一维系统（例如纳米线）生长的完美模板。利用调频扫描力显微镜（FM-SFM）和从头算方法研究了10度斜切的Si（111）面的原子结构。这种流行的阶梯式表面包含7 × 7重建的台阶，沿着Si（111）方向取向，由阶梯区域隔开。最近，基于扫描隧道显微镜（STM）图像的这三个步骤的原子结构一直是争论的主题。与STM不同，SFM的原子分辨能力来自针尖顶点与表面原子的化学键合。因此，对于半导体等具有波纹态密度的表面，SFM提供了STM的补充信息，并部分消除了形貌对电子结构的依赖性。我们的FM-SFM图像具有前所未有的空间分辨率的步骤确认模型的基础上（7 - 7 - 10）的表面取向，并揭示了该表面的结构细节。两种不同的FM-SFM对比与密度泛函理论计算一起解释了表面上缺陷、屈曲和填充不对称性的存在。我们的研究结果证明了adatoms，restatoms，和二聚体的邻位表面的结构的稳定之间的电荷转移的重要作用。
2017-11-07 cond-mat.mes-hall
Defects in graphite engineered by ion implantation for the self-assembly of gold nanoparticles
本研究针对二维材料缺陷工程的应用需求，利用离子注入技术在高定向热解石墨表面构筑可控缺陷，结合实验表征与模拟明确缺陷结构，实现金纳米颗粒的引导自组装，为功能纳米材料开发提供新路径。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay of Charge Density Wave States and Strain at the Surface of CeTe$_{2}$
利用扫描隧道显微镜（STM）研究了稀土碲化物CeTe $_{2}$的电荷密度波（CDW）态。与以前的实验和第一原理研究的稀土二碲化物，我们的STM测量令人惊讶地检测到单向CDW与$\textit{q}$ ~ 0.28 $\textit{a}$ *，这是非常接近的实验测量中发现的相关的稀土三碲化物。此外，在附近的一个扩展的亚表面缺陷，我们发现空间分离，以及空间共存的单向CDW在CeTe $_{2}$的表面。我们量化的纳米级应变和它的变化引起的这种缺陷，并建立一个本地晶格应变和本地建立的CDW状态之间的相关性。我们的测量探测的基本性质的弱约束的二维Te片，实验和理论工作已经建立了驱动稀土二和三碲化物化合物的基本物理的基本组成部分。
2019-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The signature of subsurface Kondo impurities in the local tunnel current
从理论上研究了表面下有单个缺陷的STM型隧道点接触的电导。多重电子散射的缺陷反射后的金属表面的影响被考虑在内。在s波散射近似下，得到了电导随外加电压和缺陷位置的变化关系。结果示出了一个模型的s波相移描述近藤共振散射。我们表明，多电子散射的磁性杂质起着决定性的作用，在近藤共振附近的电压点接触电导。我们发现，近藤异常的符号和形状取决于缺陷的位置。
2008-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nanoscale electronic inhomogeneities in 1T-TaS$_2$
本文利用STM和STS研究了CVT生长的1T-TaS$_2$中本征缺陷引起的纳米尺度电子不均匀性，发现其普遍存在但不影响公度电荷密度波的长程有序和局部完整性。
2023-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Direct observation of water mediated single proton transport between hBN surface defects
水质子在界面上的传输是普遍存在的，并且对于从细胞传输和信号传导到催化和膜科学的许多领域都是至关重要的。然而，由于它们的质量轻，尺寸小和高化学反应性，在室温和水环境中揭示单个质子的表面输运迄今为止仍然是传统的原子尺度表面科学技术，如STM所达不到的。在这里，我们使用单分子定位显微镜技术，以解决在室温下的六方氮化硼晶体和水溶液的界面处的单个过剩质子的光学传输。我们的无标记方法依赖于连续质子化和激活的光学活性缺陷在晶体表面，使我们能够解决界面质子传输在单分子尺度与纳米分辨率和微米范围。质子轨道被揭示为质子结合缺陷之间的连续跳跃，介导的界面水。我们表现出意想不到的界面质子流动性照明下，限制从个别缺陷的质子解吸。所提出的机制是支持从头计算分子动力学模拟的缺陷和原始hBN/水界面。我们的观察提供了直接的实验证据，在单分子尺度上，界面水提供了一个优先的质子横向运输的途径。我们的研究结果具有基本的和一般的影响，水介导的分子电荷传输接口。
2019-12-19 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Defect-induced displacement of topological surface state in quantum magnet MnBi$_2$Te$_4$
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Peter Grünberg Institute (PGI-3)（彼得·格林伯格研究所（PGI-3））；Jülich Aachen Research Alliance (JARA), Fundamental of Future Information Technology（于利希亚琛研究联盟（JARA），未来信息技术基础）；Universität zu Köln（科隆大学）；Ames National Laboratory（艾姆斯国家实验室）；Iowa State University（爱荷华州立大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
通过STM、ARPES和DFT结合，研究MnBi$_2$Te$_4$中反位缺陷对拓扑表面态的局域和全局影响，发现高缺陷浓度导致表面态向晶体内部位移并抑制表面能隙。
2026-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatial corrugation and bonding of single layer graphene on Rh(111)
在Rh（111）表面上外延单层石墨烯的形貌扫描隧道显微镜（STM）图像显示，大规模地产生扩展的单晶石墨烯畴而没有任何缺陷。高分辨率成像显示，由Rh（111）衬底和石墨烯之间的晶格失配引起的莫尔结构是高度波纹状的，与先前报道的Ir（111）上的石墨烯或Ru（0001）上的石墨烯相比，莫尔超晶胞中包含额外的空间调制区域。对应于莫尔结构的“桥”区域的这些区域在STM图像中表现为凹陷，表明石墨烯层和金属基底之间的强轨道杂化。价带光电发射证实了石墨烯和Rh（111）之间的强杂化，这导致石墨烯层的显著的非晶化。我们的研究结果强调了在石墨烯基纳米级系统的设计中考虑外延生长的石墨烯层中的衬底效应的重要性。
2010-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room temperature self-assembly of cation-free guanine quartet network nucleated from Mo-induced defect on decorated Au(111) with graphene nanoribbons
鸟嘌呤四链体是由多个鸟嘌呤四联体（GQs）堆叠而成的一类重要的新型分子靶点，其应用范围从纳米电子器件到抗癌药物。金属阳离子引入GQ结构中形成稳定的G-四链体，而其他通道尚未报道。本文报道了Au（111）表面上广泛的无金属GQ网络的室温分子自组装。在Au（111）表面注入钼原子所引起的表面缺陷被用来成核和稳定无阳离子的GQ网络。此外，用7-扶手椅型石墨烯纳米带（7-AGNR）修饰的Au（111）表面通过在空间上和化学上固化从Au台阶边缘成核的无序相而导致更广泛的GQ网络。扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS）和密度泛函理论（DFT）计算证实了GQ网络的形成，并解开了成核和生长机制。这种方法刺激无阳离子的G-四重网络的形成在RT和可以导致稳定的新出现的分子自组装。
2021-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Construction of topological quantum magnets from atomic spins on surfaces
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Department of Applied Physics, Aalto University（阿尔托大学应用物理系）
本研究利用STM中绝缘薄膜上的自旋1/2原子，以原子精度构建了拓扑量子海森堡自旋晶格，实现了第一阶和第二阶拓扑量子磁体，并通过单原子电子自旋共振直接可视化了拓扑边缘态、缺陷及高阶角模式，为模拟量子多体相提供了自下而上的方法。
2024-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
