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单晶硅表面STM成像理论模型与实验分析
  • ISSN号:1671-4776
  • 期刊名称:《微纳电子技术》
  • 时间:0
  • 分类:TN304.07[电子电信—物理电子学] TN304.12[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]南通大学机械工程学院,江苏南通226019, [2]哈尔滨工业大学精密工程所,哈尔滨150001
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(50375040)
中文摘要:

结合扫描隧道显微镜(STM)成像实验和第一性原理原子级模拟计算的方法已经成为材料界面表征的重要手段。超高真空条件下的STM可用于直接观察单原子等微观结构,但其成像原理还未被理解清楚。STM扫描测得的试件表面原子级图像并不直接反映材料原子的形态,实际上是表面形貌和表面电子态局域密度的综合结果。为了解释STM成像,采用第一性原理Siesta方法,研究了Si(001)面STM成像过程的电子结构,对表面粒子的原子轨道和相应的电荷密度进行计算。讨论了等高模式下扫描高度对局域电子云密度分布的影响,并分析了STM针尖几何形状对模拟结果的影响。研究表明,材料表面原子的电子云密度分布可以用来解释STM成像精度和扫描高度对比的变化。

英文摘要:

The method of combining scanning tunneling microscope (STM) imaging experiments and first principles atomistic simulations is considered as one of the important measures for the characterization of interfaces. STM operated under ultra-high vacuum conditions can be used to observe the microstructure of individual atoms. However, the STM imaging mechanism has not been explicitly understood. The STM imaging of surfaces with the atomic resolution cannot di- rectly translated to the surface atomic features, however, it should be understood as a combina- tion result of the surface morphology with the surface local electron density. The electronic struc- ture of Si (001) surface in STM imaging was analyzed using first principles with Siesta method. The surface orbitals and the corresponding electron density of the surface particles were calculated for the purpose of interpreting STM images. The effect of STM scanning heights on the density distribution for local electron cloud under the contour model was investigated, and the influence the geometry for STM tips on the simulation result was analyzed. The research results show at the surface electron cloud density distribution can be applied to interpret the contrast changes the resolution for the STM imaging with different scanning heights.

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期刊信息
  • 《微纳电子技术》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国电子科技集团公司
  • 主办单位:中国电子科技集团公司第十三研究所
  • 主编:李和委
  • 地址:石家庄市179信箱46分箱
  • 邮编:050002
  • 邮箱:wndz@vip.sina.com
  • 电话:0311-87091487
  • 国际标准刊号:ISSN:1671-4776
  • 国内统一刊号:ISSN:13-1314/TN
  • 邮发代号:18-60
  • 获奖情况:
  • 2002-2003和2003-2004年度,均获信息产业部电子科...,2005-2006年度获信息产业部电子科技期刊学术技术...,中国学术期刊执行(光盘版)检索与评价数据规范优...,2007-2008年度又荣获工业和信息化部电子科技期刊...
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:3327