自從掃描隧道顯微鏡(STM)發(fā)明以來,人類便能夠在實空間觀測單個原子在物質(zhì)表面的排列狀態(tài)和與表面電子態(tài)行為有關(guān)的物理和化學性質(zhì),超高的分辨率使STM在表面科學、生命科學、材料科學以及微電子技術(shù)等諸多領(lǐng)域的研究中有著重大的意義和廣泛的應用前景。但是,STM的應用范圍也受到一定的限制,例如在強磁場、超低溫、超真空等極端環(huán)境中工作時,仍需要做出深入的研究。本文主要致力于實現(xiàn)常溫大氣下的超快速掃描隧道顯微鏡,在這個不斷突破掃描頻率極限過程中,我們遇到了前放帶寬較低、音叉掃描器振幅不夠、采集卡采樣率不足等問題,要實現(xiàn)超高速掃描隧道顯微鏡就必須將這些問題全部克服。因此,我們對儀器的多個部分都做出了一些創(chuàng)新和升級。最終在不斷地嘗試和實驗驗證中,自制出了一套超快速掃描隧道顯微鏡,實現(xiàn)了50 kHz的超高掃描頻率,遠超過目前的世界紀錄。我們做出的主要改變有:(1)超快速掃描隧道顯微鏡需要更高的前置放大器帶寬,通常提高集成電路帶寬的方法主要有降低反饋電容或消除寄生電容的影響、降低反饋電阻等等。我們首先通過將桿式電路升級為板式電路以消除電路寄生電容;隨后,在能夠明確測試出石墨原子分辨率圖像的情況下,不斷降低反...

【文章頁數(shù)】：55 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-2-1STM工作原理示意圖

圖1-2-1STM工作原理示意圖一個電子的質(zhì)量為m，動量為p，動能為U

圖1-3-1（a）恒流模式

圖1-3-1（a）恒流模式掃描過程中，保持二化，隧道電流的大小也流發(fā)生的變化，并轉(zhuǎn)成分單一的樣品。但是致探針和樣品都受到試。

圖1-3-2（b）恒高模式

1-3-2（b）恒高模路、控制系統(tǒng)、信的設(shè)計、制作以及致最后測試的圖像

圖2-2-1（a）桿式電路實物圖

圖2-2-1（a）桿式電路實物圖

本文編號：4040779