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发信人: leader (kikizh), 信区: Physics 标题: 扫描隧道显微技术研发新进展发信站: BBS 珞珈山水站 (Thu Oct 11 00:01:30 2007) 扫描隧道显微技术研发新进展以扫描隧道显微镜（STM）为代表的扫描探针显微镜（SPM）技术的问世与发展，使探索微观世界的技术手段发生了革命性的变化。这类仪器不仅具有实空间的原子分辨能力，同时还可用来操纵单个原子、化学键、电子波和磁状态等，特别是扫描隧道谱功能可以在原子尺度上直接获得研究对象的局域能态密度分布的信息。近20年来，利用STM技术，国际上取得了许多突破性的科学进展。随着研究的深入，科研领域呼唤着具有更高分辨能力，且能在极端条件，如低温、强磁场下工作的多探针STM等复杂技术的出现，以深入理解纳米结构材料的量子特性。近年来，中科院物理所陈东敏研究组针对科研的需要，进一步拓展了STM的技术性能，为了提高STM系统的信噪比，该研究组特别采用了对称式机械结构以及主动降噪技术，专门设计制作了两个结构相同、操作上相互独立的STM探头（见图1），实现了两个STM具有相同的机械传递函数；然后，利用其中一个STM做传感器探测其背景机械噪声，基于主动式机械噪声降低响应算法和自适应数字信号处理技术，成功地滤除（补偿）了另一个STM系统中大部分的随机背景振动噪声(见图2)，从而大大提高了系统的信噪比，详细结果发表在 Rev. Sci. Instrum. 78, 073705（2007）。同时，为了开展纳米尺度下自旋与电荷同磁场相互作用的研究，陈东敏和梁学锦研究员在院创新基金的资助下，带领学生们历经近4年的艰苦努力，成功地完成了超高真空低温（变温）强磁场双探头STM与分子束外延联合系统的研发（见图3）。该系统具有以下特点：具有双探头STM，其中每个探头具有独立的扫描成像能力，并且可在原子尺度上准确定位；能够外加最高12T的两维磁场；工作温度最低可以达到2.5K，并具有2.5K～室温的变温功能；超高真空中实现MBE子系统与强磁场和双探头STM子系统的一体化；能够方便地用AF M或4-probe或其它样品测试平台取代双探头STM测试平台；具有几十微米精度地的光学导航子系统；这一成果的技术部分发表在 Rev. Sci. Instrum. 78, 065108 (2007）。目前该系统被用于开展半导体衬底上原位制备的超薄单晶金属薄膜中电荷与自旋输运特性的研究，并已获得初步的结果。上述两套设备从原理到技术实施方案均有独到之处。这两项工作发表后受到了广泛关注，分别是Review of Scientific Instrument杂志发表当月下载次数最高的文献。为此RSI主编Dr. Albert T. Macrander先生特向陈东敏教授表示祝贺，并邀请他出任该学术期刊的编辑（Editorial Board member）。本工作得到了中国科学院知识创新工程和国家自然科学基金委员会的资助。相关连接： Active mechanical noise cancellation scanning tunneling microscope -- ※ 来源:·珞珈山水BBS站 http://bbs.whu.edu.cn·[FROM: 159.226.37.*]
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发信人: leader (kikizh), 信区: Physics
标  题: 扫描隧道显微技术研发新进展
发信站: BBS 珞珈山水站 (Thu Oct 11 00:01:30 2007)

扫描隧道显微技术研发新进展

以扫描隧道显微镜（STM）为代表的扫描探针显微镜（SPM）技术的问世与发展，使探索微
观世界的技术手段发生了革命性的变化。这类仪器不仅具有实空间的原子分辨能力，同时
还可用来操纵单个原子、化学键、电子波和磁状态等，特别是扫描隧道谱功能可以在原子
尺度上直接获得研究对象的局域能态密度分布的信息。近20年来，利用STM技术，国际上取
得了许多突破性的科学进展。随着研究的深入，科研领域呼唤着具有更高分辨能力，且能
在极端条件，如低温、强磁场下工作的多探针STM等复杂技术的出现，以深入理解纳米结构
材料的量子特性。

       近年来，中科院物理所陈东敏研究组针对科研的需要，进一步拓展了STM的技术性
能，为了提高STM系统的信噪比，该研究组特别采用了对称式机械结构以及主动降噪技术，
专门设计制作了两个结构相同、操作上相互独立的STM探头（见图1），实现了两个STM具有
相同的机械传递函数；然后，利用其中一个STM做传感器探测其背景机械噪声，基于主动式
机械噪声降低响应算法和自适应数字信号处理技术，成功地滤除（补偿）了另一个STM系统
中大部分的随机背景振动噪声(见图2)，从而大大提高了系统的信噪比，详细结果发表在
Rev. Sci. Instrum. 78, 073705（2007）。




       同时，为了开展纳米尺度下自旋与电荷同磁场相互作用的研究，陈东敏和梁学锦研
究员在院创新基金的资助下，带领学生们历经近4年的艰苦努力，成功地完成了超高真空低
温（变温）强磁场双探头STM与分子束外延联合系统的研发（见图3）。该系统具有以下特
点：具有双探头STM，其中每个探头具有独立的扫描成像能力，并且可在原子尺度上准确定
位；能够外加最高12T的两维磁场；工作温度最低可以达到2.5K，并具有2.5K～室温的变温
功能；超高真空中实现MBE子系统与强磁场和双探头STM子系统的一体化；能够方便地用AF
M或4-probe或其它样品测试平台取代双探头STM测试平台；具有几十微米精度地的光学导航
子系统；这一成果的技术部分发表在 Rev. Sci. Instrum. 78, 065108 (2007）。目前该
系统被用于开展半导体衬底上原位制备的超薄单晶金属薄膜中电荷与自旋输运特性的研究
，并已获得初步的结果。

上述两套设备从原理到技术实施方案均有独到之处。这两项工作发表后受到了广泛关注，
分别是Review of Scientific Instrument杂志发表当月下载次数最高的文献。为此RSI主
编Dr. Albert T. Macrander先生特向陈东敏教授表示祝贺，并邀请他出任该学术期刊的编
辑（Editorial Board member）。

本工作得到了中国科学院知识创新工程和国家自然科学基金委员会的资助。

相关连接：

  Active mechanical noise cancellation scanning tunneling microscope

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※ 来源:·珞珈山水BBS站

http://bbs.whu.edu.cn·[FROM: 159.226.37.*]

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