Role of pseudospin in quasiparticle interferences in epitaxial graphene probed by high-resolution scanning tunneling microscopy
赝自旋是与石墨烯蜂窝结构相关的额外自由度，是这种材料中发现的许多突出电子特性的原因。这篇文章提供了一个清晰的理解，这样的赝自旋影响的准粒子干扰的单层（ML）和双层（BL）石墨烯测量低温扫描隧道显微镜和光谱。我们已经使用这种技术来映射，具有非常高的能量和空间分辨率，在本机无序的存在下，在SiC（0001）上外延生长的ML和BL石墨烯的局域态密度的空间调制。我们执行这样的调制，包括波矢量的倒易晶格的单位矢量的傅立叶变换分析。我们的数据表明，准粒子的干扰与一些特定的散射过程被抑制在ML石墨烯，但不是在BL石墨烯。最重要的是，与谷内背散射相关的2qF波矢量的干扰在ML石墨烯中没有测量到，即使在具有最高分辨率的图像上也是如此。为了阐明赝自旋在准粒子干涉中的作用，我们使用了一个简单的模型，它很好地捕捉了我们数据上观察到的主要特征。该模型明确地表明，石墨烯的赝自旋是负责这种抑制ML石墨烯中的准粒子干扰功能，特别是那些与2qF波矢。这也证实了扫描隧道显微镜是一种独特的技术，可以在纳米精度的真实空间中探测石墨烯样品中的赝自旋。最后，我们表明，这样的观察是强大的能量和获得高精度的分散的π带ML和BL石墨烯在费米能级附近，提取其主要的紧束缚参数。
2012-08-27 cond-mat.mes-hall
Structural dynamics probed by high-coherence electron pulses
超快测量技术为我们对固体和纳米结构的性质和功能的微观理解做出了重要贡献。基于X射线和电子的短脉冲的方法提供了具有不断增长的空间和时间分辨率的原子级前景。时间分辨电子衍射和显微镜是研究激发态物质非平衡结构动力学的最有力的方法之一。在这篇文章中，我们讨论了在超快电子成像的脉冲电子束的相干性显着改善启用的最新进展。具体而言，我们回顾了超快低能电子衍射（ULEED）的发展和首次应用于表面结构动力学的研究，并讨论了激光触发场发射源促进超快透射电子显微镜（UTEM）的新机会。这些和进一步的发展将使相干电子束成为未来超快纳米成像的重要组成部分。
2020-08-25 cond-mat.mes-hall
Field-induced reorientation of helimagnetic order in Cu$_2$OSeO$_3$ probed by magnetic force microscopy
Cu $_2$ OSeO $_3$是具有磁电耦合的绝缘skyrmion-主体材料，该磁电耦合引起具有对磁场$\vec H$的特征依赖性的电极化的强度。我们报告了磁力显微镜成像的螺旋实空间自旋结构的表面上的大块单晶Cu $_2$ OSeO $_3$。在磁场的存在下，helmagnetic顺序一般重定向，并获得均匀的磁化分量，导致在较大的领域的圆锥形排列。我们研究了在10 K的温度下，接近晶体学$\langle 110\rangle$方向的场的重取向过程，该方向涉及$H_{c1}$的相变。实验证据的磁畴在真实空间中的形成，以及伴随着重新取向过程的弛豫事件的微观起源。此外，电极化的强度是通过开尔文探针力显微镜测量。我们表明，电极化的强度的特征场依赖性起源于这种螺旋磁重取向过程。我们的实验结果很好地描述了一个有效的朗道理论先前调用MnSi，捕获磁晶各向异性和塞曼能量之间的竞争。
2021-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin properties of 2D semiconductors probed by scanning tunneling microscopy
半导体中自旋和电荷之间的相互关系导致了有趣的效应，例如，Rashba型自旋轨道分裂或交换增强。这些性质被提议用于诸如自旋晶体管或自旋量子比特的应用中。用扫描隧道显微镜的终极空间分辨率在局部尺度上探测它们，直接解决了它们对无序的敏感性。在这里，我们回顾了二维半导体系统（2DES）上获得的结果。我们描述了一个足够的2DES，可以探测扫描隧道显微镜的制备和表征。它示出了如何在2DES的电子密度和无序可以调谐和测量。详细讨论了弱、强无序系统的局域态密度。结果表明，弱无序的2DES在磁场中表现出量子霍尔效应。对应的局域态密度跨越量子霍尔跃迁映射显示的发展，从本地化的状态，扩展的状态，并返回到本地化的状态在真实的空间。去耦的2DES屏蔽电子的大部分的III-V族半导体导致一个可测量的交换增强高达0.7毫电子伏，这取决于当地的自旋极化的2DES。在较强的限制势，即较大的掺杂，与$7\cdot 10^{-11}$ eVm一样大的$α$的Rashba自旋分裂被观察到作为在磁场中的状态密度的拍频。Rashba自旋分裂随位置变化约为$\pm 50$ %，在势丘处最大。
2012-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Edge Channels of Broken-Symmetry Quantum Hall States in Graphene probed by Atomic Force Microscopy
量子霍尔（QH）效应，一种拓扑非平凡的量子相，扩展并聚焦了物理学中拓扑序的概念。拓扑保护的量子霍尔边缘状态是至关重要的QH效应，但已被测量有限的成功。石墨烯中的QH边缘态具有更丰富的作用，因为石墨烯以其四重简并零能朗道能级（zLL）而闻名，其中对称性被晶格尺度势顶部的电子相互作用打破，但却无法进行空间测量。在这份报告中，我们使用原子力显微镜（AFM）绘制了量子霍尔对称性破缺边缘态，包括石墨烯zLL在整数填充因子$ν=0,\pm 1$跨越量子霍尔边缘边界。化学势的测量将四重简并zLL的能量解析为磁场的函数，并显示了石墨烯/氮化硼系统的莫尔超晶格势和大磁场中的自旋/谷线断裂效应的相互作用。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy of Graphene on Insulating Substrates
石墨烯是一种真正的二维材料，具有卓越的电子，机械和光学特性。因此，它仅由表面组成，可以通过发达的表面科学技术进行探测，例如，扫描隧道显微镜这种方法弥合了表面科学界和电子设备界之间的差距，并可能导致新的组合方法。在这里，我回顾了一些单层石墨烯样品的扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）实验。我将集中在绝缘基板上沉积的石墨烯样品，因为这些都与石墨烯器件的概念。特别是，我将讨论石墨烯的形态在SiO $_2$和其他新兴的基板，一些纳米机械操作实验，使用STM和光谱结果。后者可以映射无序势以及电子与无序的相互作用，这在量子霍尔机制中最为明显。
2012-04-17 cond-mat.mes-hall
Dynamics of the fractional quantum Hall edge probed by stroboscope measurements of trions
利用泵浦-探测频闪共焦显微镜和光谱学的观测结果，我们证明了三电子的动力学和分数量子霍尔边缘的数量级为$\sim1$ ps。由电压脉冲激发的量子霍尔边缘态的传播被检测为由与电压脉冲同步的光脉冲探测的下游边缘中的反射率的时间变化。这种频闪泵浦-探测测量的时间分辨率与探测脉冲的持续时间（$\sim1$ ps）一样快。这种超快频闪测量使我们能够区分边缘激发的正常模式，称为边缘磁等离子体或电荷密度波，以及其他高能非线性激发。这是研究量子Hall边超快动力学的唯一实验方法，并使导出量子宇宙中$(1+1)=2$维弯曲时空的度规张量$g_{μν}$和在量子Hall边实现的黑洞类似物成为可能.
2022-12-11 cond-mat.mes-hall
Detection of the spin character of Fe(001) surface states by scanning tunneling microscopy: A theoretical proposal
我们考虑了Fe（001）表面的磁性结构，并从理论上研究了自旋极化针尖扫描隧道光谱（SP-STM）。我们发现，少数自旋表面态诱导的隧道微分电导，这在很大程度上取决于在SP-STM针尖相对于在Fe（001）表面的易磁化轴的磁化方向的强烈的偏压依赖性。我们建议利用这种效应来确定Fe（001）表面态的自旋特征。这种技术也可以应用于其他磁性表面的表面状态进行观察。
2008-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatially probed electron-electron scattering in a two-dimensional electron gas
使用扫描门显微镜（SGM），我们探测电子束和二维电子气（2DEG）之间的散射作为一个函数的光束的注入能量，和距离的注入点。在低注入能量，我们发现电子束散射的小角度，如先前所观察到的。在高注入能量下，我们发现了一个令人惊讶的结果：将SGM尖端放置在它反向散射电子的地方，增加了通过系统的微分电导。这种效果是由一个非平衡分布的电子在局部区域的2DEG附近的注入点。我们的数据表明，这种高度非平衡分布的空间范围是在注射点的1微米内。我们近似的非平衡区域具有一个有效的温度，线性依赖于注入能量。
2010-10-30 cond-mat.mes-hall
Single charge and exciton dynamics probed by molecular-scale-induced electroluminescence
激子及其组成的电荷载流子在决定有机光电子器件最终性能的电致发光机制中起着核心作用。所涉及的过程和它们的动力学通常是用时间分辨的技术来研究的，这种技术受到空间平均的限制，模糊了单个电子-空穴对的性质。在这里，我们克服了这一限制，并在纳米尺度上使用时间分辨扫描隧道显微镜诱导发光（TR-STML）纳秒电压脉冲刺激的单电荷和激子动力学的特征。我们使用孤立的缺陷在C $_{60}$薄膜作为模型系统，我们注入单电荷和研究的单激子的形成动力学。可调的空穴和电子注入速率从再现测得的电致发光瞬态的动力学模型获得。这些发现表明，TR-STML可以跟踪单电荷注入量子极限下的动力学，并且可以扩展到对纳米光子器件重要的其他系统和材料。
2018-03-27 cond-mat.mes-hall
Local imaging of high mobility two-dimensional electron systems with virtual scanning tunneling microscopy
高迁移率二维电子系统（2DES）中的相关电子态，包括电荷密度波和微乳液相之间的费米液体和维格纳晶体，预测表现出复杂的局部电荷秩序。然而，现有的实验研究主要是在微米到毫米尺度上探索这些系统，而不是直接映射空间组织。扫描探针应该非常适合研究这些状态的空间结构，但高迁移率2DES被发现在掩埋的半导体界面，超出了传统的扫描隧道显微镜的范围。基于静电耦合到2DES的扫描技术提供了重要的见解，但通常分辨率受到2DES深度的限制。在这封信中，我们提出了我们的进展，在开发一种技术称为“虚拟扫描隧道显微镜”，允许本地隧穿到一个高流动性2DES。使用专门设计的双层GaAs/AlGaAs异质结构，其中两个单独的2DES之间的隧道耦合是可调的通过静电门控，结合扫描门，我们表明，本地隧道可以控制与子200 nm的分辨率。
2014-09-01 cond-mat.mes-hall
Reversible hydrogenation and band gap opening of graphene and graphite surfaces probed by scanning tunneling spectroscopy
通过扫描隧道显微镜和光谱研究了氢化对石墨烯和石墨表面形貌和电子性质的影响。使用Ar/H2等离子体对表面进行化学改性。分析数千个扫描隧道光谱测量，我们确定石墨/石墨烯表面上的氢化学吸附在费米能级附近平均打开0.4 eV的能带隙。我们发现，虽然等离子体处理以不可逆的方式改变了表面形貌，但电子性质的变化可以通过适度的热退火来逆转，并且样品可以再次氢化，从而在第二次氢化后产生类似的，但略有降低的半导体行为。
2012-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of surface relaxations on scanning probe microscopy images of the charge density wave material 2H-NbSe$_2$
本研究结合扫描探针显微实验与密度泛函理论计算，揭示2H-NbSe$_2$中表面Se原子位移及不同相互作用对3×3电荷密度波图像衬度的影响。
2025-01-09 cond-mat.mes-hall
Two-probe theory of scanning tunneling microscopy of single molecules: Zn(II)-etioporphyrin on alumina
我们从理论上探讨了使用两个本地探针的框架，在衬底上的单分子的扫描隧道显微镜。这个框架是适当的尖端/分子/基板系统，其中分子和导电基板之间的薄绝缘层传输电子不均匀，从而限制电子传输之间的分子和基板横向到一个纳米级区域的大小显着小于分子的研究电子流。尖端-分子耦合和分子-衬底耦合被视为在同一个立足点上，作为局部探针的分子，与电子流建模使用李普曼-施温格格林函数散射技术。STM图像模拟的固定（基板）探针下面的Zn（II）-etioporphyrin I分子的各种位置。我们发现，这些图像有很强的依赖于衬底探针的位置，表明电子流可以强烈依赖于尖端的位置和占主导地位的分子-衬底耦合的位置。STM图像的差异解释在每种情况下，介导电子流的分子轨道。最近的实验结果，显示STM拓扑图的Zn（II）-etioporphyrin I氧化铝/NiAl（110）强烈依赖于衬底上的单个分子被探测，解释使用这个模型。还提出了进一步的实验测试模型。
2005-10-04 cond-mat.mes-hall
Visualization of Ion Channels in Membranes using Electrochemical Strain Microscopy
采用电化学应变显微镜（ESM）和导电原子力显微镜（C-AFM）对Nafion和磷钨酸（PWA）聚合物复合电解质进行了制备和分析，观察了表面附近由水和磺酸基团组成的亲水性离子通道。结果表明，ESM图像中的纤维状物体是亲水性离子通道和PWA与Nafion中磺酸基相互作用形成的附加离子通道，形貌没有明显变化。在这项研究中，埋藏在表面下的离子通道，以及在表面上的通道的入口和出口，通过结合使用ESM和C-AFM探测。研究结果进一步加深了人们对复合聚合物电解质离子导电性的认识。
2019-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Light-dependent Impedance Spectra and Transient Photoconductivity in a Ruddlesden-Popper 2D Lead-halide Perovskite Revealed by Electrical Scanned Probe Microscopy and Accompanying Theory
电力显微镜被用来记录光依赖的阻抗谱和探测瞬态光电导的丁基铵碘化铅，BA $_{2}$ PbI $_{4}$，一个2D Ruddlesden-Popper钙钛矿半导体的膜。BA $_{2}$ PbI $_{4}$的阻抗谱显示出当照明强度变化至1400 mW/cm $^{2}$时的适度变化，与在类似条件下对于3D铅卤化物钙钛矿所看到的相对显著的变化形成对比。BA $_{2}$ PbI $_{4}$的光诱导电导率的上升时间和衰减时间为$\sim$ 100 $μ$ s，比直接电子-空穴复合的预期慢10 $^{4}$，但比最近在3D铅卤化物钙钛矿中观察到的电导率恢复时间快10 $^{5}$，并归因于光生空位的弛豫。用电力显微镜测量探测样品的性质仍然是一个悬而未决的问题。一个拉格朗日力学处理的电力显微镜实验最近介绍了德怀尔，哈雷尔和Marohn，使计算稳态电力显微镜信号的一个复杂的样品阻抗。在这里，这种阻抗治疗的尖端-样品相互作用的扩展，通过引入一个随时间变化的传递函数，包括时间分辨的电扫描探针测量。结果表明，相位反冲电力显微镜实验中的信号，因此也是时间分辨静电力显微镜实验中的信号，可以明确地写在样品的时间依赖性电阻方面（即，电导率）。
2020-05-16 cond-mat.mes-hall
Bulk and surface electron scattering in disordered Bi$_{2}$Te$_{3}$ probed by quasiparticle interference
本文利用低温扫描隧道显微镜与准粒子干涉技术研究拓扑绝缘体Bi₂Te₃，通过自旋选择性联合态密度计算区分表面与体态散射，并基于非色散模式近似确定体能隙范围。
2024-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Surfaces of colloidal PbSe nanocrystals probed by thin-film positron annihilation spectroscopy
正电子湮没寿命谱（PALS）和正电子-电子动量密度（PEMD）的多层PbSe纳米晶体（NC）的研究，由透射电子显微镜（TEM）的支持，表明正电子被强烈捕获在NC表面，在那里他们提供洞察PbSe NC的表面组成和电子结构。我们的分析表明，丰富的正电子湮没与Se电子在NC表面和O电子的油酸配体绑定到铅ad-原子在NC表面，这表明正电子可以被用作一个敏感的探针，调查的表面物理和化学的纳米晶体内的多层膜。从头计算电子结构计算提供了详细的洞察力的价和半芯电子的贡献的正电子-电子动量密度的PbSe。寿命和PEMD被发现与部分配体去除的颗粒形态特征的变化相关。
2013-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity of alpha-gallium probed on the atomic scale by normal and Josephson tunneling
该研究利用低温 STM/STS、正常与超导 Pb 针尖及 Josephson 隧穿，在原子尺度验证 α-Ga 符合 BCS 理论并测得均匀能隙，表明其适合介观超导研究。
2024-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electron microscopy probing electron-photon interactions in SiC nanowires with ultra-wide energy and momentum match
纳米材料通常可以捕获光并与其强烈相互作用，从而导致许多光子器件应用。光-物质相互作用的研究通常采用光学光谱技术，但其存在衍射受限、动量传递微小、激发/探测不连续等局限性。本文利用扫描透射电子显微镜-电子能量损失谱（STEM-EELS）技术，利用超宽的能量和动量匹配和亚纳米空间分辨率，研究了单根SiC纳米线的光学微腔共振谱。同时激发和探测到纵向法布里-珀罗（FP）共振模和横向回音壁模（WGM），其光谱范围从近红外（~ 1.2 μm）到紫外（~ 0.2 μm），动量传递范围可达108 cm{^{-1}}。纳米线的共振光谱的尺寸效应也被揭示。此外，共振EELS的纳米尺度的衰减长度被揭示，这是由SiC纳米线中的强局域化的电子-光子相互作用。这一工作为研究单根纳米线结构的光共振光谱和介电纳米结构中光-物质相互作用提供了一种新的方法，也为利用光子结构调制自由电子提供了一种新的途径.
2022-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Acoustic plasmons at the crossover between the collisionless and hydrodynamic regimes in two-dimensional electron liquids
二维电子系统中的流体动力学流动，迄今为止只探测直流传输和扫描门显微镜测量。在这项工作中，我们讨论了理论签名的流体动力学制度在近场光学显微镜。我们分析的声学等离子体激元模式在二维电子液体中的分散使用非本地电导率，考虑到（动量守恒）电子-电子碰撞，（动量松弛）电子-声子和电子-杂质碰撞，和多体相互作用的影响超出了著名的随机相位近似。我们推导出的色散，最重要的是，声等离子体激元模式和它们的耦合到近场探头的阻尼，确定无碰撞和流体动力学制度之间的交叉的关键实验签名。
2018-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Stability Limits and Surface Chemistry of Ag Nanoparticles in Non-Adsorbing Electrolytes Probed by Bragg Coherent Diffractive Imaging
表面化学在腐蚀和纳米结构合成等不同领域都很重要。不幸的是，许多合成的纳米材料，包括用于燃料电池的部分脱合金纳米颗粒催化剂，具有高活性表面，在其反应环境中不稳定，阻碍了广泛应用。因此，通过关注纳米尺度下的结构-稳定性和缺陷-稳定性关系来理解不稳定性是至关重要的，并且可能在应对重大挑战方面发挥重要作用。为此，最近的进展，在成像纳米结构的稳定性已经通过电子，X射线，和其他技术，如原子力显微镜，但往往限于特定的样品环境和/或二维图像。在这里，我们报告的缺陷稳定性关系的银纳米粒子的电压诱导的电化学溶解成像在三维（3D）的详细原位布拉格相干衍射成像（BCDI）的调查。我们首先通过固定探针旋转圆盘电极（SPRDE）结合电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）确定平均溶解动力学，这允许实时原位测量Ag+离子形成和相应的电化学电流。然后，我们在单个纳米晶体中用BCDI观察3D溶解和再沉积过程，提供关于表面应变，缺陷及其与溶解化学的耦合作用的独特见解。开发的方法和获得的知识远远超出了“简单”的银电化学，并适用于所有的电催化反应的活性和稳定性之间的功能联系控制的结构和缺陷动力学。
2016-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Dipolar Fields in Artificial Spin Ice Probed by Scanning NV Magnetometry
RPTU University Kaiserslautern-Landau, Department of Physics and State Research Center OPTIMAS（凯泽斯劳滕-兰道工业大学物理系及OPTIMAS州立研究中心）；Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science, Binghamton University（宾汉姆顿大学托马斯·J·沃森工程与应用科学学院）；Department of Physics & Astronomy, University of Delaware（特拉华大学物理与天文学系）
本文利用扫描NV磁强计研究不同晶格常数的人工自旋冰，通过荧光猝灭成像和cODMR结合微磁建模，揭示了晶格常数对偶极耦合场和冰规则违反的影响，为磁振子学与自旋电子学器件设计提供依据。
2026-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-plane vector-field imaging of propagating surface phonon polaritons
Fritz Haber Institute of the Max Planck Society（马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所）；Vanderbilt University（范德堡大学）；Italian Institute of Technology（意大利技术研究院）；University of Oviedo（奥维耶多大学）；Institut Langevin, ESPCI Paris, PSL University, CNRS（巴黎高等物理化工学院朗之万研究所，PSL大学，法国国家科学研究中心）；Vorarlberg University of Applied Sciences, Research Center of Microtechnology（福拉尔贝格应用科技大学微技术研究）；Freie Universität Berlin, Department of Physics（柏林自由大学物理系）
提出一种非线性远场显微方法，通过和频产生显微镜选择性地探测面内极化子场分量，实现表面声子极化子的矢量场成像，并实验验证了AlN-空气界面上的传播模式。
2026-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
