金屬表面單原子操縱的理論研究.pdf

1、自從Eigler等人在極低溫(4K)下，利用掃描隧道顯微鏡(STM)對(duì)吸附在Ni(110)表面上的單個(gè)Xe原子進(jìn)行成功操縱以來(lái)，單原子操縱技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)。這種技術(shù)在納米科學(xué)領(lǐng)域有重要的應(yīng)用，具有廣闊的前景。比如，它使得我們可以按照自己的意愿，采用自下而上(Bottom-up)的方式去組建各種納米結(jié)構(gòu)和器件。人們通常使用STM和原子力顯微鏡(AFM)來(lái)進(jìn)行單原子操縱。利用顯微鏡的探針可以對(duì)吸附在材料表面上的單個(gè)原子進(jìn)行橫向操縱和縱向

2、操縱。本課題組在理論上得到了提高橫向操縱可靠性的方法，并提出了只依靠原子力實(shí)現(xiàn)可逆縱向操縱的方法。本文將在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究如何提高橫向操縱的可靠性及在多種材料的平整表面和臺(tái)階表面獲得單原子可逆縱向操縱，進(jìn)而在金屬表面構(gòu)建三維納米結(jié)構(gòu)。
　　 本文第一章主要介紹單原子操縱的研究背景及最新研究成果。第二章主要介紹了本文研究所使用的理論方法，包括原子嵌入勢(shì)和分子力學(xué)方法。
　　 第三章，用分子力學(xué)方法結(jié)合半經(jīng)驗(yàn)勢(shì)研究Ag(1

3、11)表面的單原子橫向操縱和縱向操縱，結(jié)果表明，與Ag單原子探針相比較，利用Cu單原子探針可以進(jìn)一步提高橫向操縱的可靠性。利用Cu三原子探針，依靠探針和被操縱原子之間的原子力，還可在Ag(111)平整表面提取單個(gè)Ag，Cu原子，并能在臺(tái)階表面實(shí)現(xiàn)可逆縱向操縱。此外，利用Ag三原子探針，通過(guò)合適的方法也能夠?qū)崿F(xiàn)可逆縱向操縱，并構(gòu)建三維納米結(jié)構(gòu)。
　　 第四章，研究Ni，Pt，Au等面心立方金屬(111)，(001)，(110)表面