Electron transport in bilayer graphene nano constrictions patterned using AFM nanolithography
本研究采用无电极AFM局部阳极氧化纳米光刻制备窄至20nm的双层石墨烯纳米收缩结构，观测到输运带隙与附加能超100meV的单量子点，揭示其输运由边缘无序与量子限域效应主导，为碳基量子器件制备提供了灵活新方法。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall
Combined atomic force microscope and electron-beam lithography used for the fabrication of variable-coupling quantum dots
我们结合了直接纳米纤维的局部阳极氧化与传统的电子束光刻，以产生一个平行的双量子点的GaAs/AlGaAs异质结构的基础上。两种纳米光刻方法的组合允许在同一器件上制造鲁棒的面内栅极和Cr/Au顶部栅极电极，以实现最佳可控性。这说明了在我们的设备中的点间耦合的可调谐性。我们详细描述了我们的制造和对准方案，并证明了在低温传输测量的可调谐性。
2003-07-30 cond-mat.mes-hall
Fabrication of graphene nanoribbon by local anodic oxidation lithography using atomic force microscope
我们利用原子力显微镜对单层、双层和多层石墨烯进行了局域阳极氧化（LAO）光刻。绝缘氧化区域的宽度系统地取决于石墨烯层的数量。在单层石墨烯中制造的800 nm宽的条形器件表现出半整数量子霍尔效应。我们还制备了55 nm宽的石墨烯纳米颗粒（GNR）。GNR在电中性点处的电导在低温下被抑制，这表明由于载流子的横向限制而导致能隙的打开。这些结果表明，LAO光刻是一种有效的石墨烯纳米器件的制造技术。
2008-11-29 cond-mat.mes-hall
In-situ electronic characterization of graphene nanoconstrictions fabricated in a transmission electron microscope
我们报告了在透射电子显微镜（TEM）中制造的高质量石墨烯纳米收缩（GNC）的电子测量，以及GNC电导的首次测量，收缩宽度精确测量到1 nm。为了产生GNC，使用通过化学气相沉积生长的少层石墨烯制造自由悬浮的石墨烯带。将带加载到TEM中，并使用电流退火程序来清洁材料并改善其电子特性。然后使用TEM束将GNC雕刻成1 - 700 nm范围内的一系列所需宽度;在每个雕刻步骤之后，通过TEM对样品进行成像并原位测量其电子特性。发现GNC电导显著高，与类似尺寸的剥离的石墨烯样品的电导相当。GNC电导随宽度变化约为，其中w是以纳米为单位的收缩宽度。GNC支持大于120 \muA /nm 2的电流密度，比先前报道的石墨烯纳米带高两个数量级，比铜高2000倍。
2011-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
High-Throughput Atomic Force Microscopes Operating in Parallel
原子力显微镜（AFM）是细胞生物学和纳米电子学计量和检测等多种应用中必不可少的纳米仪器技术。对统计上显著的样本量的需求意味着在AFM中数据收集可能是一个极其漫长的过程。已知使用单个AFM仪器的原因是其非常低的速度，并且不适合扫描大面积，导致非常低的通量测量。我们通过并行化AFM仪器来应对这一挑战。并行化是通过将AFM仪器并行化并同时操作它们中的许多来实现的。这种纳米仪器的优点是，每个小型化的AFM可以独立操作，并在AFM领域的进步，无论是在速度和成像方式，可以更容易地实现。此外，并行AFM仪器还允许同时测量多个物理参数;当一台仪器测量纳米级形貌时，另一台仪器可以测量机械，电气或热特性，使其成为仪器上的实验室。在本文中，这样一个并行AFM仪器的原理证明（PoP）已被证明通过分析大样品，如半导体晶片的形貌。这种纳米仪器提供了新的研究机会，在纳米计量学的晶片和纳米光刻掩模，使真正的芯片到芯片和晶片级的测量和细胞生物学测量的纳米级性能的大量细胞。
2016-11-20 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Characterization of All-Chromium Tunnel Junctions and Single Electron Tunneling Devices Fabricated by Direct-Writing Multilayer Technique
本文报道了用不同的直写多层膜技术制备的Cr/CrO_x/Cr隧道结和SET晶体管的制备和性能分析。在所有情况下，CrOx隧道势垒都是在环境条件下在空气中形成的。从单结的实验，有效的势垒高度和厚度的值。对于Cr/CrO_x/Cr SET晶体管，我们使用扫描透射电子显微镜对Si_3N_4膜衬底进行电子束曝光，获得了17 x 60 nm ^2的最小结面积。我们讨论了晶体管样品的电性能以及它们的噪声行为。
1999-07-06 cond-mat.mes-hall
Local oxidation of Ga[Al]As heterostructures with modulated tip-sample voltages
基于局部氧化与扫描力显微镜的纳米光刻已经进行了未掺杂的GaAs晶片和Ga[Al]As异质结构与未掺杂的GaAs帽层和浅的二维电子气。氧化物的生长和由此产生的图案化结构的电子性质进行比较恒定和调制的电压施加到扫描力显微镜的导电尖端。所有的光刻已经在非接触模式下进行。调制所施加的电压提高了氧化物线的纵横比，这显著地增强了GaAs上的线的绝缘特性。此外，氧化过程被发现是更可靠和可重复的。使用这种技术，量子点接触和量子线已被定义和电子稳定性，限制电位和电调谐性被证明是类似的氧化与恒定电压。
2006-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-plane gate single-electron transistor in Ga[Al]As fabricated by scanning probe lithography
用原子力显微镜在Ga[Al]As异质结中通过氧化GaAs帽层中的线实现了单电子晶体管。氧化物线限定了量子点的边界、面内栅电极以及量子点与源极和漏极的接触。点中的电子数量以及其与引线的耦合都可以通过附加的均匀顶部栅极电极来调整。观察到明显的库仑阻塞振荡作为施加到不同栅极的电压的函数。我们发现，对于正的顶栅电压，光刻图案以高精度转移到电子气。此外，当调整面内电压时，点形状不会显著改变。
1999-09-23 cond-mat.mes-hall
Superconducting nanostructures fabricated with the STM
本文综述了用扫描隧道显微镜制备的纳米超导结构的特性，着重讨论了强磁场对纳米超导结构的影响。这些系统包括可以制造的最小超导结，它们是研究极端条件下超导性的独特实验室。该综述涵盖了这些系统的各种最近的实验结果，突出了它们不寻常的传输特性，以及为理解它们而开发的理论模型。
2004-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-collinear spin states in bottom-up fabricated atomic chains
具有独特旋转方向的非共线自旋态，如手征自旋螺旋，由于其在自旋电子学和信息技术中的应用优势以及与超导体耦合时作为Majorana费米子的潜在宿主，近年来受到了广泛的研究。调谐这种自旋状态的性质，例如，旋转周期和方向是一项非常理想但又困难的任务。在这里，我们实验证明了自下而上的组装来自一个链的Fe原子在Pt衬底上使用的扫描隧道显微镜的磁性尖端作为工具的自旋螺旋。我们表明，自旋螺旋是由Fe原子之间的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用的Heisenberg和Dzyaloshinskiii-Moriya分量的相互作用引起的。这两个分量的相对强度和符号可以通过原子间Fe距离来调节，这使得能够定制旋转周期和自旋螺旋的方向。
2018-01-23 cond-mat.mes-hall
A miniature evaporator for in-operando deposition of isolated atoms in a low-temperature scanning tunneling microscope
Peter Grünberg Institute (PGI-3), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心彼得·格林贝格研究所）；Jülich Aachen Research Alliance (JARA)（于利希亚琛研究联盟）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；mProbes GmbH（mProbes有限公司）
本研究开发了一种集成于毫开尔文STM探头的微型蒸发器，可在接近5 K时原位向MgO/Ag(100)沉积孤立Fe原子，通量稳定且寿命长，无需额外部件即可保留同一表面区域的可及性。
2026-08-20 cond-mat.mes-hall
Implementing Josephson Junction spectroscopy in a scanning tunneling microscope
本文提出在扫描隧道显微镜中利用高电容超导针尖与超导样品形成约瑟夫森结，通过并联高电容分流降低线宽、热噪声和P(E)展宽，从而推进约瑟夫森结光谱在扫描几何中的实现，用于探测超导量子比特噪声的微观起源。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fabrication of quantum point contacts by engraving GaAs/AlGaAs-heterostructures with a diamond tip
我们使用原子力显微镜的全金刚石针尖直接雕刻GaAs/AlGaAs异质结构中的高质量量子点接触。与标准硅针尖相比，加工时间缩短了两个数量级。连同线宽减小到90 nm以下，绝缘线的耗尽长度用金刚石探针减小了两倍。这种制造的无缺陷的弹道收缩显示出良好的解决电导平台和0.7异常的电子输运测量。
2002-09-09 cond-mat.mes-hall
Molecular Electronics: From Single-Molecule to Large-Area Devices
本文主要介绍了通过包含几十个分子的分子结测量电导的方法，这些分子结是通过两种方法制备的：（i）导电原子力显微镜接触金属表面的自组装单分子膜;（ii）由金属纳米点（直径< 10 nm）制成的微小分子结，由少于100个分子覆盖，并通过导电原子力显微镜接触。特别是，后一种方法使我们能够获得新的结果或重新审视以前的结果，下面对这些结果进行审查：（i）如何通过机械约束修改分子结的电子输运性质，（ii）分子间相互作用对分子结的电导直方图形状的作用，以及（iii）分子二极管可以在高达18 GHz的微波范围内工作的证明。
2019-05-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Transport properties of quantum dots with hard walls
用原子力显微镜在Ga[Al] As异质结中通过局域氧化制备了量子点。这种技术，与顶栅电压相结合，使我们能够产生陡峭的壁在限制的边缘和小的横向耗尽长度。限制的特点是低温磁输运测量，从点的能谱重建。我们发现，在小点，此外光谱可以定性地描述在福克-达尔文模型。然而，对于定量分析，必须考虑硬壁限制。在大的点中，能级谱甚至从定性上偏离福克-达尔文模型。实现的最大壁陡度为0.4 meV/nm的顺序。
2000-09-22 cond-mat.mes-hall
Bias dependent features in spin transport as a probe of the conduction band minima in Si
利用弹道电子磁显微镜（BEMM）的局部探测能力，在高织构Cu（100）/Si（100）肖特基界面上制备的Co/Au/NiFe自旋阀中观察到自旋输运的偏压依赖性的异常特征.这是由于应变的局部差异和肖特基界面处存在的失配位错，其增强了自旋翻转散射并加宽了透射电子的能量和角分布。累积地，这些使得传输的热电子能够探测Si中的不同导带最小值，从而在磁流中产生这种偏压依赖性特征。这项研究揭示了新的见解的自旋依赖性的间接带隙半导体Si的传输，并突出了独特的能力，BEMM在探测局部差异，在自旋输运在这样的纹理界面。
2013-02-21 cond-mat.mes-hall
Observing Atomic Collapse Resonances in Artificial Nuclei on Graphene
相对论性量子力学预言，当超重原子核的电荷超过某个阈值时，所产生的强库仑场会导致一种不寻常的原子坍缩状态;这种状态表现出电子波函数分量落向原子核，以及正电子分量逃逸到无穷远。在石墨烯中，载流子表现为无质量的相对论粒子，已经预测高度带电的杂质应该表现出与这些原子塌缩状态对应的共振。我们已经观察到通过用扫描隧道显微镜进行原子操作在门控石墨烯设备上制造的人造核（带电钙二聚体的簇）周围形成这种共振。用扫描隧道显微镜测量的原子坍缩态的能量和空间依赖性揭示了被电子占据时的意想不到的行为。
2015-10-10 cond-mat.mes-hall
Graphene-Complex-oxide Nanoscale Device Concepts
石墨烯与复合氧化物异质结构如LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$的集成提供了将氧化物界面的多功能性质与石墨烯的电子性质相结合的机会。通过石墨烯控制界面传导的能力以及了解它如何影响氧化物界面的固有特性对于新型多功能器件的技术开发至关重要。在这里，我们展示了几个设备原型，其中电子输运在氧化物界面调制使用图案化的石墨烯顶栅。纳米尺度的设备制造在氧化物界面的导电原子力显微镜（c-AFM）光刻，和运输测量作为石墨烯栅极电压的函数进行。实验是用写在石墨烯栅极附近或正下方的器件进行的。这种方法的独特能力包括创建高度灵活的设备配置的能力，在氧化物界面处调制载流子密度的能力，以及将电子输运控制到单电子隧穿机制的能力，同时保持氧化物界面的固有输运特性。我们的研究结果有利于设计各种纳米器件，结合这两个紧密耦合的二维电子系统的独特的传输特性。
2018-04-04 cond-mat.mes-hall
Scanned single-electron probe inside a silicon electronic device
固态器件可以在原子尺度上制造，应用范围从经典逻辑到当前标准和量子技术。虽然非常希望在原子尺度上探测这些器件和它们所具有的量子态，但是典型的方法依赖于长程电容相互作用，这使得探测变得困难。在这里，我们探测硅电子器件在原子尺度上使用一个本地化的电子量子点直接在设备内所需的位置诱导，使用偏置的低温扫描隧道显微镜的尖端。我们展示了使用亚纳米位置控制的尖端，和量子点能级使用施加到设备的栅极水库的电压的量子点与设备的源水库的短程隧道耦合相互作用的控制。尽管量子点与金属尖端的接近度为$\sim 1$ nm，但我们发现栅极提供了足够的电容以实现高度的电控制。结合原子尺度成像，我们使用量子点探测器件中单个缺陷中的外加电场和电荷。这种能力有望有助于理解原子尺度的器件和其中实现的量子态。
2020-01-28 cond-mat.mes-hall
Addressing electron spins embedded in metallic graphene nanoribbons
自旋托管石墨烯纳米结构是用于基本量子自旋电子器件的有前途的无金属系统。传统上，通过电子带隙保护自旋不被淬灭，这也阻碍了电子进入它们的量子态。在这里，我们提出了一个狭窄的石墨烯纳米取向取代掺杂硼杂原子，结合了金属字符与本地自旋1/2状态的存在下，在其内部。在Au（111）衬底上通过表面合成制备了该带。通过带之间的尖端和样品的扫描隧道显微镜悬浮运输测量揭示了它们的弹道行为，金属纳米线的特性。电导谱显示了近藤共振和非弹性隧穿激发形式的局域自旋态的指纹。密度泛函理论合理化了由于硼原子引起的价带的部分减少而导致的石墨烯纳米颗粒的金属特性。转移的电荷在硼原子周围建立局部磁矩。自旋宿主态和价带波函数的正交对称性保护它们不被混合，保持自旋态局域化。将弹道输运和自旋定位到单个石墨烯纳米颗粒中的组合提供了在真实器件架构中电子寻址和控制碳自旋的前景。
2022-06-15 cond-mat.mes-hall
Full-scale Simulation of Electron Transport in Nanoporous Graphene: Probing the Talbot Effect
设计控制电子波相位相干和干涉的平台是未来量子电子学、计算或传感的基石。由连接的石墨烯纳米带组成的纳米多孔石墨烯（NPG）最近已经使用分子前体和自下而上组装来制造[Moreno等人，Science 360，199（2018）]，为控制二维材料中的电子电流开辟了一条途径。通过模拟真实尺寸的NPG样品中的电子输运，我们预测，从扫描隧道显微镜（STM）的尖端注入的电子波的行为类似于耦合波导中的光子，显示Talbot干涉图案。我们将这种效应的起源与NPG的能带结构联系起来，并进一步演示了这种模式如何被第二个STM探针映射出来。我们使原子的无参数计算超过100 nm的规模，通过开发一种新的多尺度方法，第一性原理密度泛函理论区域无缝嵌入到一个大规模的紧束缚。
2018-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
