我國科學家完善掃描隧道電子顯微學成像理論

　　在國家自然科學基金委、國家科技部和中國科學院的支持下，中國科學院物理所高鴻鈞研究組鄧智滔、季威等人研究了掃描隧道電子顯微鏡(STM)特殊的針尖狀態(tài)對STM成像的可能貢獻，得到對二萘嵌苯(perylene)分子特定電子態(tài)的選擇性成像，證明了perylene分子軌道作為STM針尖軌道的成像機制，擴展了人們對分子納米體系STM成像結果的認識，并且完善了掃描隧道電子顯微學的成像理論。該結果發(fā)表在美國《物理評論快報》(Phys. Rev. Lett. 96, 156102 (2006))。

　　物理所高鴻鈞研究組研究了針尖狀態(tài)對STM成像的影響，通過控制針尖曲率半徑得到了目前為止最高分辨的Si(111) 7×7表面STM圖像，清晰地看到了該表面上所有的Adatom 和Rest Atom [Phys. Rev. B 70, 073312(2004)]。近期，該研究組的鄧智滔、季威等人進一步研究了特殊的針尖狀態(tài)對STM成像的可能貢獻，得到對二萘嵌苯(perylene)分子特定電子態(tài)的選擇性成像。他們在研究perylene在Ag(110)上的吸附性質時，通過分析、比較具有反襯度與正常襯度的perylene分子像，提出了反襯度分子像是由于perylene分子吸附在鎢針尖表面而成像的模型。隨著針尖和樣品之間偏壓和隧道電流的逐漸變化，針尖分子的電子能級與樣品電子能級之間的匹配程度也逐漸發(fā)生變化。在偏壓為-0.67V時，樣品的部分銀原子表現(xiàn)為和分子一樣的凸起，分子就如同鑲嵌在銀基底中。在偏壓為-1.5V時，針尖上的分子能級與樣品上的分子能級不匹配，此時的STM圖像表征的是被樣品上的分子所改變的銀表面電子態(tài)。他們與Liverpool大學的W.A.Hofer博士等合作，從理論上得出了與實驗結果相吻合的STM模擬圖像。該工作證明了perylene分子軌道作為STM針尖軌道的成像機制，擴展了人們對分子納米體系STM成像結果的認識，并且完善了掃描隧道電子顯微學的成像理論。

　　自1982年掃描隧道電子顯微鏡(STM) 發(fā)明以來，STM已成為表面科學和納米科技領域中最重要的研究工具之一。STM的成像是復雜的物理、化學過程，有些STM圖像甚至無法直接給出表面電子結構的信息。隨著STM分析技巧的逐步提高，人們逐步加深了對STM成像機制的理解和對固體表面電子結構的認識；進而對STM針尖狀態(tài)實行人為控制，以表征過去用常規(guī)STM方法無法得到的精細表面原子與電子態(tài)結構。