Reduction of Joule Losses in Memristive Switching Using Optimal Control
针对ReRAM忆阻器件开关过程中的焦耳损耗问题，研究分别用Euler-Lagrange方程和Lagrange乘子法推导理想忆阻器与忆阻系统的最优电压/电流控制协议，并证明其优于恒压或恒流驱动。
2024-12-19 cond-mat.mes-hall cs.ET
Nanomachining of multilayer graphene using an atomic force microscope
使用原子力显微镜来构造多层石墨烯的膜。在纳米加工窄沟槽期间原位测量样品的电阻。我们发现了一个可逆的行为，在电阻，我们归因于位错的运动。经过几次尝试，也观察到永久性的变化。提出了两种近似测量电阻的理论方法。
2008-07-25 cond-mat.mes-hall
Atomic force microscope nanolithography of graphene: cuts, pseudo-cuts and tip current measurements
我们研究了单层和双层石墨烯的原子力显微镜纳米光刻。原位尖端电流测量表明，石墨烯的切割不是电流驱动的。使用传输测量和扫描电子显微镜的组合，我们表明，虽然伴随着尖端电流的缺口出现在石墨烯晶格的尖端电压的范围内，真正的削减的特征在于由一个强大的减少尖端电流高于阈值电压。该技术的可靠性和灵活性通过分辨率低至15 nm的石墨烯纳米器件的制造、测量、修改和重新测量来证明。
2011-02-14 cond-mat.mes-hall
Development of a Scanning Tunneling Microscope for Variable Temperature Electron Spin Resonance
将电子自旋共振（ESR）技术与扫描隧道显微镜（STM）相结合，提高了STM的光谱能量分辨率。在这里，我们展示了一个自制的STM的设计和性能，能够在温度范围从1 K到10 K的ESR。STM与自制的焦耳-汤姆逊制冷机和2轴矢量磁体相结合。我们的STM设计允许原子和分子直接沉积到冷STM中，无需提取样品进行沉积。此外，我们采用了两种方法来施加射频（RF）电压的隧道结，早期的设计布线的STM针尖直接，和最近的想法，使用RF天线。直接比较使用这两种方法测量的ESR结果和隧道结周围的电场分布的模拟表明，尽管它们的不同设计和电容耦合的隧道结，有没有明显的区别，在驱动和检测ESR。此外，在磁场为1.6 T，我们观察到ESR信号（近40 GHz）持续高达10 K，这是最高的温度ESR-STM测量报告的日期，尽我们所知。虽然ESR强度随温度升高呈指数下降，但我们的ESR-STM系统在隧道结处具有低噪声，使我们能够测量强度在亚fA范围内的弱ESR信号。我们的新设计的ESR-STM，这是在一个大的频率和温度范围内工作，可以扩大ESR光谱在STM中的使用，并使现有的STM系统的简单修改，这将有望加速ESR-STM的广泛使用。
2022-08-23 cond-mat.mes-hall
Quantitative Measurements of Electromechanical Response with a Metrological Atomic Force Microscope
在原子力显微镜（AFM）实验中，一个持续的挑战是悬臂梁运动的定量测量。绝大多数AFM使用光束偏转（OBD）方法来推断悬臂梁的偏转。OBD方法易于实现，具有令人印象深刻的噪声性能，并且往往具有机械鲁棒性。然而，它代表悬臂位移的间接测量，因为它基本上是角度而不是位移测量。在这里，我们展示了一种将OBD传感器与激光多普勒测振仪（LDV）相结合的MEMS AFM，以实现对悬臂速度和位移的精确测量。OBD/LDV AFM允许进行大量的定量测量，包括压电响应力显微镜（PFM）中悬臂梁振荡模式的原位测量。作为一个应用程序的例子，我们演示了如何使用该仪器的压电灵敏度，在机电界的一个长期目标的准确量化。
2015-05-21 cond-mat.mes-hall
A contamination-free electron-transparent metallic sample preparation method for MEMS experiments with in situ S/TEM
微机电系统（MEMS）目前正在支持材料科学和冶金学的突破性基础研究，因为它们允许在各种不同条件下，例如在超快加热和淬火速率下的极端材料动态以及复杂的电化学环境中，在电子显微镜内对纳米级材料进行原位实验。MEMS电子芯片的电子透明样品制备仍然是这项技术的一个挑战，因为现有的方法可能会引入污染物，从而破坏实验和结果分析。在此，我们介绍了一种简单，快速的MEMS电子芯片的电子透明样品制备方法，没有显着的污染。的样品的质量，以及它们的性能在MEMS电子芯片实验在原位的电子显微镜内进行评估，在热处理的交叉AlMgZn（Cu）合金。
2020-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A low-temperature ultra-high-vacuum scanning probe microscope with in situ electronic transport capabilities: from macro to nano in 10 minutes
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态物理中心（IFIMAC））；Instituto Nicolás Cabrera (INC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学尼科拉斯·卡布雷拉研究所（INC））；National Institute for Materials Science (NIMS)（国立材料研究所）
该研究研发了集成SPM与电输运测量的低温超高真空扫描探针显微镜，可10分钟内完成5微米级针尖定位，实现原子级与宏观器件性能的关联，经石墨烯、Pb纳米线等验证性能良好。
2026-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
In situ TEM investigation of oxygen migration as a key mechanism for resistive switching in Pr0.7Ca0.3MnO3
低温生长的Pr0.7Ca0.3MnO3（PCMO）薄膜在电场感应电阻开关（RS）中表现出良好的性能。为了了解Metal/PCMO/Metal器件中RS的微观机理，利用透射电子显微镜（TEM）观察了PCMO在外加电场作用下的结构演化。研究了在外加电场作用下生长态PCMO样品中调制条纹的演化。新产生的调制条纹逐渐消失。这些结果表明，氧离子迁移在RS中起着关键作用。
2011-11-01 cond-mat.mes-hall
Drift-insensitive distributed calibration of probe microscope scanner in nanometer range: Real mode
描述了一种用于探针显微镜扫描仪的分布式校准的方法，该方法包括在标准表面的自动测量过程中搜索局部校准系数（LCC）的网络，由此扫描仪的移动空间的每个点可以由唯一的一组比例因子来定义。采用面向扫描（FOS）的方法来实现分布式校准，该方法允许在现场排除热漂移、蠕变和滞后对所获得的结果的负面影响。通过执行多次重复测量，然后构建回归表面，消除了LCC对形成局部校准结构（LCS）的表面特征位置坐标确定误差的敏感性。对重复LCS测量的次数没有原则限制。拥有的校准数据库，使在一个程序中校正所有的显微镜扫描仪piezomanipulators的非线性，非正交性和寄生串扰耦合所造成的空间失真。为了在纳米范围内提供高精度的空间测量，使用天然标准-晶格常数进行校准。该方法允许晶体表面的自动表征。该方法可以与任何类型的扫描探针显微镜（SPM）一起使用。
2015-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Design and performance of an ultra-high vacuum spin-polarized scanning tunneling microscope operating at 30 mK and in a vector magnetic field
我们描述的设计和性能的扫描隧道显微镜（STM）的基础温度为30 mK的矢量磁场。低温是基于一个超高真空（UHV）顶部加载湿稀释冰箱，其中包含一个矢量磁铁，允许场高达9 T垂直和4 T平行于样品。STM被放置在一个多腔室的超高真空系统中，该系统允许原位制备和交换样品和尖端。整个系统安装在一个150吨重的混凝土块上，由气动隔离器悬挂，安装在一个隔音和电磁屏蔽的实验室中，该实验室针对极低噪声的扫描探头测量进行了优化。我们展示了整体性能，说明原子分辨率和准粒子干涉成像和详细的实验室和显微镜的振动噪声。我们还通过测量Re（0001）的超导能隙来确定电子温度，并说明了Pt（111）上单个Fe原子的自旋激发的依赖于磁场的测量。最后，我们通过对W（110）上Fe双层的磁结构成像来证明自旋分辨率。
2018-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-situ correlative SEM/KPFM for semiconductor devices and 2D heterostructures
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
本文提出了一种原位单次异步霍夫曼-凯尔文探针力显微镜技术，用于半导体器件和二维异质结构的表征，克服了传统压阻悬臂的电容交叉干扰问题，实现了高精度表面形貌和接触电势差的联合成像。
2026-05-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Dirac-point spectroscopy of flat-band systems with the quantum twisting microscope
受量子扭转显微镜启发，本文提出弹性动量分辨隧穿理论，利用探针Dirac点特征精确映射样品能带结构，为平带系统（如MATBG）的Dirac点谱学建立了一般理论框架。
2024-10-10 cond-mat.mes-hall
Support-based transfer and contacting of individual nanomaterials for in-situ nanoscale investigations
本研究提出一种基于刚性衬底栅网的单根1D、2D纳米材料转移接触法，可通过聚焦离子束低损伤低污染地转移至原位芯片，适用于原位TEM电学研究及器件应用。
2024-03-12 cond-mat.mes-hall
Nanomachining of mesoscopic graphite
使用原子力显微镜来构造多层石墨烯的膜。在纳米加工窄沟槽期间原位测量样品的电阻。我们发现了一个可逆的行为，在电阻，我们归因于位错的运动。经过几次尝试，也观察到永久性的变化。
2008-03-17 cond-mat.mes-hall
Drift-insensitive distributed calibration of probe microscope scanner in nanometer range: Approach description
描述了一种用于探针显微镜扫描仪的分布式校准的方法，该方法包括在标准表面的自动测量过程中搜索局部校准系数（LCC）的网络，由此扫描仪的移动空间的每个点可以由唯一的一组比例因子来定义。采用面向扫描（FOS）的方法来实现分布式校准，该方法允许在现场排除热漂移、蠕变和滞后对所获得的结果的负面影响。通过执行多次重复测量，然后构建回归表面，消除了LCC对形成局部校准结构（LCS）的表面特征位置坐标确定误差的敏感性。对重复LCS测量的次数没有原则限制。拥有的校准数据库，使在一个程序中校正所有的显微镜扫描仪piezomanipulators的非线性，非正交性和寄生串扰耦合所造成的空间失真。为了在纳米范围内提供高精度的空间测量，使用天然标准-晶格常数进行校准。该方法允许晶体表面的自动表征。该方法可以与任何扫描探针仪器一起使用。
2015-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
In Situ Resistance Measurements of Strained Carbon Nanotubes
我们研究了多壁碳纳米管对原子力显微镜（AFM）探针施加的机械应变的响应。我们发现，在某些样品中，接触电阻的变化占主导地位的测量电阻变化。在其他情况下，可以施加足够大的应变以使管断裂，而不会显著改变接触电阻。在这种情况下，我们观察到施加足够的力以使管破裂，而电阻没有任何变化，直到管失效。我们还操纵了断裂管的两端，使其相互接触，重新建立了有限的阻力。我们观察到，在这种断裂构造中，样品的电阻可调谐到比断裂之前大15-350 kW的值。
1999-05-20 cond-mat.mes-hall
Drift-insensitive distributed calibration of probe microscope scanner in nanometer range: Virtual mode
提出了一种探针显微镜扫描仪的分布式标定方法，其主要思想是在标准表面的自动测量过程中寻找局部标定系数（LCC）的网络，从而使扫描仪运动空间的每个点都可以由一组唯一的标度因子来表征。面向测量的扫描（FOS）方法被用作实施分布式校准的基础，允许在现场排除热漂移，蠕变和滞后对所获得的结果的负面影响。拥有的校准数据库，使在一个程序中校正所有的显微镜扫描仪piezomanipulators的非线性，非正交性和寄生串扰耦合所造成的空间失真。为了在纳米范围内提供高精度的空间测量，使用天然标准-晶格常数进行校准。所开发的校准方法的有用模式之一是虚拟模式。在虚拟模式下，校准程序不是测量标准件的真实表面，而是对标准件进行表面图像“测量”，这是之前使用传统光栅扫描获得的。虚拟模式的应用程序允许模拟的校准过程和详细的分析发生在传统和计数器表面扫描光栅失真。此外，该模式允许估计表面扫描时的热漂移和蠕变速度。
2015-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Mapping Temperature Using Transmission Kikuchi Diffraction
本文提出菊池衍射测温法（KDTh），一种非接触扫描电镜技术，通过精确拟合菊池花样检测晶格变化，利用热膨胀系数绘制纳米尺度温度分布，灵敏度达2.2 K/√Hz，精度约0.01%。
2025-10-23 cond-mat.mes-hall
A comparison of in- and ex situ generated shear bands in metallic glass by transmission electron microscopy
对Al $_{88}$ Y $_{7}$ Fe $_{5}$快淬薄带在透射电子显微镜中进行原位拉伸试验时产生的剪切带与冷轧过程中非原位形成的剪切带进行了比较。在原位应变，观察到的矛头状剪切锋，一个类似的箔厚度减少，并没有明显的剪切步骤，以适应应变建议剪切带开始由一个再生的剪切锋，然后沿已经软化的路径剪切。这导致颈缩和随后的故障下减少约束的二维几何形状在薄箔，从而解释了观察到的缺乏拉伸下的延展性。相反，剪切带形成在冷轧显示不同的交替密度变化和剪切偏移。这种差异的一个解释可能是，在原地剪切带撕裂之前，这些功能可以发展。此外，无论是在和异位实验表明，启动，扩展和逮捕的剪切带发生在不同的阶段。
2021-10-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron heating in metallic resistors at sub-Kelvin temperature
在焦耳加热的存在下，放置在亚开尔文温度下的金属电阻器中的电子温度可以显著超过声子温度。电子冷却主要通过两个过程进行：电子扩散到连接线和电子-声子耦合。本文的目的是提出一个一般的解决方案的问题，在一种形式，可以很容易地在实际情况中使用。作为一个应用程序，我们计算两个量，取决于电子温度分布：第二和第三累积量的电流噪声在零频率，作为跨电阻的电压的函数。我们还考虑时间相关的加热，一个相关的实验中，电流脉冲使用的问题，例如在时间分辨量热实验。
2007-09-06 cond-mat.mes-hall
Computer Vision Applied to In-Situ Specimen Orientation Adjustment for Quantitative SEM Analysis
基于使用扫描电子显微镜（SEM）的定量分析方法，例如能量色散X射线光谱法，通常要求样品具有垂直于电子束取向的平坦表面。用于将微观平坦表面置于该取向的原位过程通常依赖于立体方法，该立体方法测量当表面倾斜某一已知角度时表面矢量投影的变化。虽然这些方法在过去已经使用，有没有详细的统计分析，在这种方法中所涉及的不确定性，这留下了一个不确定性，在如何精确的标本可以定向。在这里，我们提出了一个试样取向方法的第一原理推导，并将我们的方法应用到一个平面样品来证明它。与以往的作品不同，我们开发了一个计算机视觉程序，使用尺度不变特征变换来自动化和加快我们的SEM图像上的测量过程，从而使大样本量的方法进行详细的统计分析。我们发现，我们的试样取向方法是能够定向平面具有高精度，并可以进一步提供洞察标准的SEM旋转和倾斜操作中涉及的错误。
2022-09-26 cond-mat.mes-hall
In situ analysis of catalyst composition during gold catalyzed GaAs nanowire growth
半导体纳米线提供了将新颖的结构和功能结合到电子和光电子器件中的机会。对纳米线生长机制的清楚理解对于具有所需性质的结构的良好控制的生长是必不可少的，但目前的理解受到缺乏生长期间重要参数（例如催化剂颗粒组成）的经验测量的限制。然而，这很难通过调查后生长来准确确定。我们报告直接测量的催化剂成分的个别金种子GaAs纳米线内的电子显微镜，因为他们的成长。生长过程中催化剂中的Ga含量随着温度和Ga前体流量的增加而增加。直接比较计算的相图的Au-Ga-As三元系的测量的催化剂组合物不仅让我们估计的As含量在催化剂中，但也表明了相关的相图理解纳米线的生长。
2019-03-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Revealing Correlation of Valence State with Nanoporous Structure in Cobalt Catalyst Nanoparticles by in Situ Environmental TEM
在化学反应进行的同时，在纳米或原子尺度上同时探测材料的电子结构和形态对于理解潜在的反应机制和优化材料设计具有重要意义。这在纳米颗粒催化剂的研究中尤其重要，但这样的实验很少实现。利用环境透射电子显微镜（ETEM）配备了差分泵气室，我们能够进行纳米成像和电子能量损失谱（EELS）原位钴催化剂在反应条件下。分析揭示了钴价态与颗粒的纳米多孔结构的定量相关性。在涂覆有二氧化硅的纳米多孔钴颗粒上进行原位实验，同时在各种温度（300-600 \degreeC）下保持15毫托的氢气环境。当纳米多孔颗粒被还原时，价态从钴氧化物转变为金属钴，同时观察到结构粗化。价态和相应的纳米多孔结构的原位映射允许理解和改善钴基催化剂的质量活性和寿命所必需的定量分析，即，用于将一氧化碳和氢气转化为燃料的费托合成，并揭示催化剂优化机制。
2012-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
In-situ NMR Measurements of Vapor Deposited Ice
原位NMR自旋晶格弛豫测量进行了几个气相沉积冰。的测量，跨越超过6个数量级的弛豫时间，显示出一个复杂的自旋晶格弛豫模式，这是强烈依赖于样品的生长条件。的弛豫模式的变化，从多时间尺度的弛豫样品生长在温度低于非晶-结晶转变温度的单指数恢复的转变温度以上的样品生长。在冷生长样品中看到的慢弛豫贡献表现出温度依赖性，并且在200 K下退火后样品变得更慢。在这些样品中看到的快速弛豫贡献，似乎没有改变或消失，即使加热到样品蒸发的温度。使用环境电子扫描显微镜进一步检查的可能性，即快速弛豫组件连接到微孔结构的无定形冰样品。这些图像揭示了复杂的中尺度微孔结构，其在其解吸温度下保持其形态。这些发现，支持的可能性，在孔隙表面的水分子可能是负责的快速弛豫的贡献。此外，本研究的结果表明，在过去的无定形冰中使用其他实验技术观察到的孔塌缩动力学，可能会有效地抑制在样品中生长的相对较快的气相沉积。
2018-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-situ Piezoresponse Force Microscopy Cantilever Mode Shape Profiling
压电响应力显微镜（PFM）测量中的频率依赖的振幅和相位被证明是用于进行测量的原子力显微镜（AFM）悬臂梁的欧拉-伯努利（EB）动力学的结果。作为边界条件变化的函数的悬臂模态形状的变化决定了悬臂对尖端和样品之间的力的灵敏度。传统的PFM和AFM测量是在一个光束检测器（OBD）光斑位置处测量悬臂的运动。一个单一的OBD点的位置提供了一个有限的图片的总悬臂运动，事实上，实验观察到的悬臂振幅和相位被证明是强烈依赖于OBD点的位置，许多测量。在这项工作中，通常观察到的PFM响应的频率依赖性解释通过实验测量和分析理论EB建模的PFM响应作为一个函数的频率和OBD点的位置上的周期性极化的锂离子电池（PPLN）样品。一个值得注意的结论是，一个共同的选择OBD点的位置，在或附近的悬臂的尖端是特别容易受到频率相关的幅度和相位变化源于悬臂传感器的动态，而不是从样品的压电响应。
2015-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
