納米結(jié)構(gòu)電子輸運(yùn)性質(zhì)的掃描隧道顯微術(shù)研究.pdf

1、掃描隧道顯微鏡（scanningtunnelingmicroscope，STM）不僅能夠?qū)Ρ砻婧捅砻婕{米結(jié)構(gòu)進(jìn)行高分辨成像，還能進(jìn)行原位掃描隧道譜（scanningtunnelingspectroscopy，STS）測量，甚至對納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行操縱。二十多年來，STM作為一種非常重要的科學(xué)研究工具，已經(jīng)在物理、化學(xué)、材料、生物等學(xué)科領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在本論文中，我們利用低溫超高真空掃描隧道顯微鏡對納米結(jié)構(gòu)的電子輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了研究。

2、>　　 在第一章中，首先介紹了掃描隧道顯微學(xué)的基本理論，然后介紹STM的工作原理和工作模式，并對實(shí)驗(yàn)部分所使用的低溫超高真空STM做了簡要介紹，最后結(jié)合前人的工作，介紹STM對表面及表面吸附體系的各種分析方法和研究手段。
　　 在第二章中，我們用STM研究了雙勢壘隧道結(jié)中并聯(lián)Au納米顆粒的電子輸運(yùn)性質(zhì)。當(dāng)針尖位于兩納米顆粒之間時(shí)，有時(shí)dI/dV譜上會表現(xiàn)出增強(qiáng)的電導(dǎo)峰，其強(qiáng)度是普通電導(dǎo)峰強(qiáng)度的兩倍以上，我們認(rèn)為這是由電子在兩納

3、米顆粒之間發(fā)生干涉造成的。我們還對單層和多層納米顆粒二維體系進(jìn)行了研究，并引入peakratio來表征某一納米顆粒與周圍顆粒耦合的強(qiáng)弱，我們發(fā)現(xiàn)隨著顆粒配位數(shù)增加及層數(shù)增多，其I-V譜中的庫倫阻塞和庫倫臺階變?nèi)趸蛘呦В鋎I/dV譜上分立的電導(dǎo)峰也變得不明顯，peakratio變小，這說明顆粒與周圍環(huán)境的耦合增強(qiáng)。
　　 在第三章中，我們用STM研究了低溫下Si(111)-√3×√3-Ag表面的電子輸運(yùn)性質(zhì)。低摻雜Si襯底上的

4、Si(111)-√3×√3-Ag表面在78K以及重?fù)诫sSi襯底上的Si(111)-√3×√3-Ag表面在5K下有相似的電子輸運(yùn)行為，但是低摻雜襯底上的Si(111)-√3×√3-Ag表面在5K下表現(xiàn)出獨(dú)特的電子輸運(yùn)行為，這是由5K下低摻雜襯底中電子輸運(yùn)受到限制以及空間電荷層中能帶彎曲狀況發(fā)生變化引起的。通過光照，我們可以改變Si襯底中的載流子濃度，從而改變空間電荷層中的能帶彎曲，并最終調(diào)控系統(tǒng)的電子輸運(yùn)性質(zhì)。
　　 在第四章中，

5、我們用STM在80K和5K下對Si(111)-√3×√3-Ag表面CoPc分子的電子輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)CoPc分子中心表現(xiàn)出負(fù)微分電阻效應(yīng)，并且該效應(yīng)的出現(xiàn)與測量溫度，以及襯底的摻雜類型或摻雜濃度無關(guān)。理論計(jì)算表明，該負(fù)微分電阻效應(yīng)來源于在外加偏壓下CoPc分子中Co2+離子的dz2軌道與Si(111)-√3×√3-Ag表面S1態(tài)發(fā)生了相對移動。5K下，由于受襯底中空間電荷層分壓的影響，低摻雜襯底上Si(111)-√3×√3-Ag

6、表面CoPc分子的負(fù)微分電阻效應(yīng)出現(xiàn)在更高的負(fù)偏壓，并且出現(xiàn)的偏壓位置受做譜時(shí)設(shè)定點(diǎn)的影響較為顯著。同時(shí)，我們可以通過光照來調(diào)制5K下低摻雜襯底上Si(111)-√3×√3-Ag表面CoPc分子的負(fù)微分電阻效應(yīng)。我們的工作展示了可以利用Si(111)-√3×√3-Ag的表面態(tài)及具有特定電子結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子來構(gòu)造單分子負(fù)微分電阻器件，這一發(fā)現(xiàn)為在Si表面構(gòu)造單分子電子器件提供了新的思路。
　　 在第五章中，我們將STM用于研究Si(