超快速扫描隧道显微镜系统的研制

发布时间：2025-04-22 22:04

　　自从扫描隧道显微镜(STM)发明以来,人类便能够在实空间观测单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子态行为有关的物理和化学性质,超高的分辨率使STM在表面科学、生命科学、材料科学以及微电子技术等诸多领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景。但是,STM的应用范围也受到一定的限制,例如在强磁场、超低温、超真空等极端环境中工作时,仍需要做出深入的研究。本文主要致力于实现常温大气下的超快速扫描隧道显微镜,在这个不断突破扫描频率极限过程中,我们遇到了前放带宽较低、音叉扫描器振幅不够、采集卡采样率不足等问题,要实现超高速扫描隧道显微镜就必须将这些问题全部克服。因此,我们对仪器的多个部分都做出了一些创新和升级。最终在不断地尝试和实验验证中,自制出了一套超快速扫描隧道显微镜,实现了50 kHz的超高扫描频率,远超过目前的世界纪录。我们做出的主要改变有:(1)超快速扫描隧道显微镜需要更高的前置放大器带宽,通常提高集成电路带宽的方法主要有降低反馈电容或消除寄生电容的影响、降低反馈电阻等等。我们首先通过将杆式电路升级为板式电路以消除电路寄生电容;随后,在能够明确测试出石墨原子分辨率图像的情况下,不断降低反...

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-2-1STM工作原理示意图

图1-2-1STM工作原理示意图一个电子的质量为m，动量为p，动能为U

图1-3-1（a）恒流模式

图1-3-1（a）恒流模式扫描过程中，保持二化，隧道电流的大小也流发生的变化，并转成分单一的样品。但是致探针和样品都受到试。

图1-3-2（b）恒高模式

1-3-2（b）恒高模路、控制系统、信的设计、制作以及致最后测试的图像

图2-2-1（a）杆式电路实物图

图2-2-1（a）杆式电路实物图

本文编号：4040779