納米結構電子輸運性質的掃描隧道顯微術研究.pdf

1、掃描隧道顯微鏡（scanningtunnelingmicroscope，STM）不僅能夠對表面和表面納米結構進行高分辨成像，還能進行原位掃描隧道譜（scanningtunnelingspectroscopy，STS）測量，甚至對納米結構進行操縱。二十多年來，STM作為一種非常重要的科學研究工具，已經在物理、化學、材料、生物等學科領域得到了廣泛的應用。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構的電子輸運性質進行了研究。

2、>　　 在第一章中，首先介紹了掃描隧道顯微學的基本理論，然后介紹STM的工作原理和工作模式，并對實驗部分所使用的低溫超高真空STM做了簡要介紹，最后結合前人的工作，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中并聯(lián)Au納米顆粒的電子輸運性質。當針尖位于兩納米顆粒之間時，有時dI/dV譜上會表現(xiàn)出增強的電導峰，其強度是普通電導峰強度的兩倍以上，我們認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弱或者消失，其dI/dV譜上分立的電導峰也變得不明顯，peakratio變小，這說明顆粒與周圍環(huán)境的耦合增強。
　　 在第三章中，我們用STM研究了低溫下Si(111)-√3×√3-Ag表面的電子輸運性質。低摻雜Si襯底上的

4、Si(111)-√3×√3-Ag表面在78K以及重摻雜Si襯底上的Si(111)-√3×√3-Ag表面在5K下有相似的電子輸運行為，但是低摻雜襯底上的Si(111)-√3×√3-Ag表面在5K下表現(xiàn)出獨特的電子輸運行為，這是由5K下低摻雜襯底中電子輸運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，并最終調控系統(tǒng)的電子輸運性質。
　　 在第四章中，

5、我們用STM在80K和5K下對Si(111)-√3×√3-Ag表面CoPc分子的電子輸運性質進行了研究，發(fā)現(xiàn)CoPc分子中心表現(xiàn)出負微分電阻效應，并且該效應的出現(xiàn)與測量溫度，以及襯底的摻雜類型或摻雜濃度無關。理論計算表明，該負微分電阻效應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分子的負微分電阻效應出現(xiàn)在更高的負偏壓，并且出現(xiàn)的偏壓位置受做譜時設定點的影響較為顯著。同時，我們可以通過光照來調制5K下低摻雜襯底上Si(111)-√3×√3-Ag表面CoPc分子的負微分電阻效應。我們的工作展示了可以利用Si(111)-√3×√3-Ag的表面態(tài)及具有特定電子結構的有機分子來構造單分子負微分電阻器件，這一發(fā)現(xiàn)為在Si表面構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(