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
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
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
Open STM: A low-cost scanning tunneling microscope with a fast approach method
本文提出了一款成本仅300美元的低成本扫描隧道显微镜Open STM，采用压电控制与快速逼近算法，可在约1分钟内建立隧道电流，并在HOPG样品上清晰观测到原子特征。
2023-10-09 physics.ins-det
A 30 mK, 13.5 T scanning tunneling microscope with two independent tips
我们描述的设计，结构和性能的超低温，高场扫描隧道显微镜（STM）与两个独立的提示。STM安装在稀释冰箱上，并在30 mK的基础温度和高达13.5 T的磁场下运行。我们着重于设计的双头STM头，以及样品转移机制，它允许\textit{in situ}转移从超高真空（UHV）制备室，而STM是在1.5 K。其他设计细节，如振动隔离和射频滤波布线也进行了说明。通过光谱电流噪声特性和原子分辨率图像的均方根粗糙度证明了它们的有效性。高场能力由$\text{Cu}_x\text{Bi}_2\text{Se}_3$的超导能隙的磁场依赖性示出。最后，我们提出的图像和光谱与超导Nb尖端与冰箱在35 mK，表明我们的尖端/样品的有效温度约为184 mK，对应于16 $μ$ eV的能量分辨率。
2014-04-22 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Separate-scan atomic force microscope for fast infrared scattering-type scanning near-field optical microscope
本研究设计了一种将分离扫描高速原子力显微镜与底部照明sSNOM耦合的系统，以提升扫描速率，从而在水溶液中实现秒级时间分辨的蛋白质结构变化成像，并通过肌动蛋白丝及紫色膜、微管实验验证了性能。
2025-08-04 physics.ins-det
Inverted Scanning Microwave Microscope for In Vitro Imaging and Characterization of Biological Cells
本文首次提出了一种称为倒置扫描微波显微镜（iSMM）的创新仪器，该仪器能够在纳米尺度上对活细胞的细胞内结构进行非侵入性和无标记成像和表征。特别是，iSMM不仅对表面结构敏感，而且对表面以下高达一微米的电磁特性敏感。iSMM可以通过简单的金属探针直接转换任何扫描探针显微镜（如原子力显微镜或扫描隧道显微镜）来构建，从而在耐用性、宽度、灵敏度和动态范围方面优于传统SMM。相比之下，迄今为止传统SMM的应用主要限于表面物理和半导体技术，因为传统SMM需要易碎且昂贵的探针，并且与盐溶液或活生物细胞不相容。
2019-03-13 physics.ins-det
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
In Situ Treatment of a Scanning Gate Microscopy Tip
在扫描门显微镜，其中的尖端的扫描力显微镜被用作一个可移动的门来研究电子输运在纳米结构中，尖端诱导电位的形状和幅度是重要的分辨率和解释的测量。在形貌扫描过程中拾取的污染物可能会显著改变这种可能性。我们提出了一种原位高场处理的尖端，提高尖端感应电位。使用量子点测量尖端诱导电位。
2007-06-27 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Design of a quantum diamond microscope with efficient scanning confocal readout
本文提出光片共焦量子金刚石显微镜（LC-QDM），结合光片照明与激光扫描共焦技术，利用金刚石氮空位缺陷实现高分辨率高速3D量子传感，无需薄NV层芯片，在激光功率受限场景下性能优势显著。
2025-03-01 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Versatile Variable Temperature and Magnetic Field Scanning Probe Microscope for Advanced Material Research
我们已经建立了一个变温扫描探针显微镜（SPM），覆盖4.6 K - 180 K和高达7特斯拉的SPM头适合在一个52毫米口径的磁铁。它具有一个温控样品台，与SPM主体热隔离良好，与液氦浴有良好的热接触。它有一个在液氦温度下的7个样品架存储转盘，用于使用多个样品和场发射靶进行系统研究，用于对各种成分和掺杂条件的样品进行自旋偏振光谱成像扫描隧道显微镜（STM）研究。该系统配备了一个UHV样品制备室，并安装在由重型混凝土块和气动隔振器上的花岗岩台制成的两级隔振系统上。基于石英谐振器（qPlus）的非接触式原子力显微镜（AFM）传感器用于同时进行STM/AFM操作，以研究具有高绝缘性质的样品，例如强欠掺杂铜氧化物和强关联电子系统。
2017-10-21 physics.ins-det
Low-temperature and high magnetic field dynamic scanning capacitance microscope
我们展示了一个动态扫描电容显微镜（DSCM），工作在大带宽，低温和高磁场。该装置是基于一个非接触式原子力显微镜（AFM）与石英音叉传感器与非光学激发和读出的地形，力和耗散测量。金属原子力显微镜针尖形成了一个射频谐振器的一部分，具有由样品属性和针尖-样品电容调制的传输特性。针尖运动引起在AFM传感器及其谐波的频率下的电容的调制，其可以与AFM数据同时记录。我们使用一个直观的模型来描述和分析的谐振器传输，并表明，对于大多数实验条件下，它是成比例的复杂的尖端样品电导，这取决于尖端样品电容和样品电阻率。我们展示了DSCM的性能下埋在聚合物层的金属盘上，我们讨论了图像记录在二维电子气中的量子霍尔效应制度，即在低温和高磁场，我们直接成像的物理边缘处的样品的可压缩条纹的形成。
2008-12-22 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
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
The regularized blind tip reconstruction algorithm as a scanning probe microscopy tip metrology method
精确的针尖半径和形状表征的问题是非常重要的表面的机械和化学性能的扫描探针显微镜测量的基础上确定。我们认为，最有利的方法，用于此目的是盲目的尖端重建方法，因为他们不需要任何校准的表征，并可能会执行一个普通的SPM设置。正如在许多其他反问题中一样，在这些方法的情况下，存在振动和电子噪声的解的稳定性需要应用所谓的正则化技术。本文提出了一种新的正则化技术（正则化盲端重建- RBTR）的盲端重建算法。它提高了各向同性和各向异性噪声的存在下的解决方案的质量。我们的方法的优越性证明了计算机模拟和分析的基础上的预算传感器TipCheck校准标准的图像。在表征的情况下，真正的AFM探针作为参考方法的高分辨率扫描电子显微镜被选择，我们获得了良好的定性对应的两种方法。
2011-05-07 cs.CE physics.ins-det
Electron Energy Loss Spectroscopy of 2D Materials in a Scanning Electron Microscope
Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电子研究实验室）
本文研究了在低能电子显微镜下二维材料的电子能损光谱，发现低能范围能显著增强电子-物质耦合，为相关研究提供了新的方法和视角。
2024-10-11 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
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
The new FAST module: a portable and transparent add-on module for time-resolved investigations with commercial scanning probe microscopes
时间分辨率是扫描探针显微镜（SPM）最严重的限制之一，因为典型的图像采集时间大约为几秒甚至几分钟。因此，在表面发生的动态过程（例如表面扩散，薄膜生长，自组装和化学反应）的表征不能彻底解决传统的SPM。为了克服这一限制，几年前，我们开发了FAST模块的第一个原型，这是一种能够以视频速率或更高频率驱动商业扫描隧道显微镜（STM）的附加仪器。在这里，我们报告了一个完全重新设计的FAST模块版本，具有更好的性能和用户体验，可用于STM和原子力显微镜（AFM），并提供额外的功能，如原子跟踪模式。FAST模块的所有新功能，包括不同商业仪器之间的便携性，都进行了详细描述和实际演示。
2019-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
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
Coaxial Atomic Force Microscope Tweezers
我们展示了同轴原子力显微镜（AFM）镊子，可以捕获和放置小物体使用介电泳（DEP）。通过在中心导体和接地屏蔽之间施加射频电压，在同轴AFM探针的尖端处产生吸引力;通过测量拉脱力与施加的电压，发现力的起源是DEP。我们表明，同轴AFM镊子（CAT）可以通过拾取指定的二氧化硅微球，在针尖的末端与微球成像，并将其放置在目标目的地进行三维组装。
2010-01-28 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
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
Design and performance of an ultra-high vacuum scanning tunneling microscope operating at dilution refrigerator temperatures and high magnetic fields
我们描述的结构和性能的扫描隧道显微镜（STM）能够采取的隧道态密度与亚原子的空间分辨率在稀释冰箱温度和高（14 T）磁场的地图。完全超高真空系统的特点是在底部加载稀释冰箱的末端可以目视访问双样品显微镜载物台，这有助于原位制备的尖端和样品的转移。双样品台能够定位所研究样品的最佳区域，并延长实验寿命。详细描述的显微镜的成功热锚定通过20 mK的基础温度读数以及250 mK的测量电子温度来确认。原子分辨的图像，以及互补的振动测量，确认在这个仪器中的振动隔离方案的有效性。最后，我们证明了显微镜是能够与典型的机器具有更适度的制冷相同的性能水平，通过测量光谱图在基准温度下在零场和在施加的磁场。
2013-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
A 350 mK, 9 T scanning tunneling microscope for the study of superconducting thin films and single crystals
我们报道了一种低温、高场扫描隧道显微镜（STM）的结构和性能，该显微镜工作温度低至350 mK，磁场高达9 T，具有薄膜沉积和原位劈裂能力。主要的重点在于STM头的简单设计，允许顶部加载的样品和创新的样品架设计，使我们能够获得光谱数据的超导薄膜原位生长在绝缘衬底上。文中还介绍了样品输送、样品室和隔振方案等其他设计细节。我们通过对NbSe 2单晶的原子分辨率成像和光谱以及对均匀无序的NbN薄膜的光谱图证明了我们的仪器的能力。
2013-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Interferometer-controlled soft X-ray scanning photoemission microscope at SOLEIL
ANTARES光束线（BL），一种新的软X射线扫描光电子显微镜位于SOLEIL同步辐射储存环已设计，建造和调试。所实施的干涉仪控制允许精确测量菲涅耳波带片（FZP）相对于样品的横向位置。一个有效的样品位置反馈已经实现了在静态模式下的实验期间，与一个固定的FZP位置进行纳米角度分辨光电子能谱学（纳米ARPES）测量所需的。同样，当在轻元素的吸收边缘周围执行典型的X射线吸收实验时，在FZP的平移期间，FZP相对于样品的位置已经获得了长期稳定性。此外，干涉测量系统的全自动反馈数字控制提供了所记录的二维图像的极低的正交失真。该显微镜是衍射有限的分辨率设置为几十纳米的质量的波带片。详细的干涉系统的设计和第一次调试结果的简要说明在这里。
2012-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
An ultra-compact low temperature scanning probe microscope for magnetic fields above 30 T
我们提出了一个高度紧凑的高场扫描探针显微镜（HF-SPM）的设计，在极高的磁场，由一个水冷的Bitter磁铁能够达到38 T的低温下运行。HF-SPM直径为14 mm：Attocube纳米定位器控制压阻AFM悬臂与扫描样品的粗略接近。Bitter磁铁构成了SPM的极端环境，由于振动噪声的高水平; Bitter磁铁噪声在频率高达300 kHz的特点和噪声缓解方法进行了描述。HF-SPM的性能通过高达30 T的地形成像和噪声测量来证明。此外，使用SPM作为三维磁致伸缩测量仪的磁致伸缩测量证明通过测量上的磁挫尖晶石样品。
2018-06-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
A near-field scanning microwave microscope based on a superconducting resonator for low power measurements
我们报告的低温（300 mK）近场扫描微波显微镜的设计和性能。它使用微波谐振器作为近场传感器，工作频率为6 GHz，微波探测幅度低至100 uV，接近足够低的光子数（N~1000）的谐振器，使相干量子操纵变得可行。该谐振器是由一个小型化的分布式分形超导电路，是集成的探针，微加工到足够紧凑，使它可以直接安装在石英音叉，并用于并行操作的原子力显微镜（AFM）。谐振器磁耦合到传输线读出，并实现增强的灵敏度，我们采用了庞德-德雷弗-霍尔测量方案锁定到谐振频率。我们在针尖周围实现了良好的局部近场，使得微波分辨率与AFM分辨率相当，并且电容灵敏度低至6.4x10^-20 F/rtHz，受到机械噪声的限制。我们相信，这里提出的结果是在纳米尺度上使用近场扫描微波显微镜探测量子系统的重要一步。
2014-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
