为256,“放大倍率”设为1:选择“马达控制”,点击“自动进”,马达自动停止后,不 断点击“单步进”或“单步退”,直到“隧道电流”的显示杆落入丨|区域之内;如此时 “平衡”的显示杆尚未进入相应的丨丨区域之内,可使用控制箱面板上的“平衡”旋钮, 将其调入;选择“扫描方式”,点击“恒流模式”进行扫描 扫描结束后一定要将针尖退回!“马达控制用“自动退”,然后关掉马达和控制箱 3.图像处理 (1)平滑处理:将像素与周边像素作加权平均 (2)斜面校正:选择斜面的一个顶点,以该顶点为基点,线形增加该图像的所有像数 值,可多次操作 (3)中值滤波:对当前图像作中值滤波 (4)傅立叶变换:对当前图像作FFT滤波,此变换对图像的周期性很敏感,在作原 子图像扫描时很有用 (5)边缘增强:对当前图像作边缘增强,使图像具有立体浮雕感. (6)图像反转:对当前图像作黑白反转 (7)三维变换:使平面图像变换为立体三维图像,形象直观. 4.高序石墨原子(HOPG)图像的扫描(选做) 在上面实验的基础上,可进一步扫描石墨表面的碳原子.用一段透明胶均匀地按在石 墨表面上,小心地将其剥离,露出新鲜石墨表面,保证样品台和样品座之间有着良好的电 接触.采用恒流工作模式,先将“隧道电流”置于0.25~0.3nA,“针尖偏压”置于-200 50mⅴ,“扫描范围”设为1000nm左右,“扫描角度”设为0~90度,“扫描速度”设 为0.1s/行左右,“采样”设为256,“放大倍率”设为1,找出新鲜的石墨表面台阶;在 两台阶之间选取一块平坦的地方,逐渐减小扫描范围,提高隧道电流,增加放大倍率(5 倍或25倍,直至能渐渐看到原子图象;最后,“扫描范围”设为10nm以下,“隧道电流” 置于0.45nA左右,“针尖偏压”置于-255m左右,并细心地维持“平衡”的显示杆在 区域之内,这样扫描约20分钟,待其表面达到新的热平衡后,可以得到比较理想的石墨原 子排列图像 【思考题】 1.恒流模式和恒高模式各有什么特点? 2.不同方向的针尖与样品间的偏压对实验结果有何影响? 3.隧道电流设置的大小意味着什么? 4.若隧道电流能在2%范围内保持不变,试估算样品表面的高度测量的误差. 参考文献】 n G. Binning and H Rohrer, Helv. Phys. Acta, 55(1982)726 2] H - J. Guntherodt and R. Wiesendanger, Scanning tunneling microscopy I-ll, Springer-Verlag, 3]曾谨严,量子力学,科学出版社 4]白春礼,扫描隧道显微术及其应用,上海科学技术出版社 [5] C. Julian Chen, Introduction to scanning tunneling microscopy, Oxford University Press, 1993为 256，“放大倍率”设为 1；选择“马达控制”，点击“自动进”, 马达自动停止后，不 断点击“单步进”或“单步退”，直到“隧道电流”的显示杆落入｜｜区域之内；如此时 “平衡”的显示杆尚未进入相应的｜｜区域之内，可使用控制箱面板上的“平衡”旋钮， 将其调入；选择“扫描方式”，点击“恒流模式”进行扫描． 扫描结束后一定要将针尖退回！“马达控制”用“自动退”，然后关掉马达和控制箱． 3．图像处理 （1）平滑处理：将像素与周边像素作加权平均． （2）斜面校正：选择斜面的一个顶点，以该顶点为基点，线形增加该图像的所有像数 值，可多次操作． （3）中值滤波：对当前图像作中值滤波． （4）傅立叶变换：对当前图像作 FFT 滤波，此变换对图像的周期性很敏感，在作原 子图像扫描时很有用． （5）边缘增强：对当前图像作边缘增强，使图像具有立体浮雕感． （6）图像反转：对当前图像作黑白反转． （7）三维变换：使平面图像变换为立体三维图像，形象直观． 4．高序石墨原子（HOPG）图像的扫描（选做） 在上面实验的基础上，可进一步扫描石墨表面的碳原子．用一段透明胶均匀地按在石 墨表面上，小心地将其剥离，露出新鲜石墨表面，保证样品台和样品座之间有着良好的电 接触．采用恒流工作模式，先将“隧道电流”置于 0.25～0.3 nA，“针尖偏压”置于-200～ -250 mv，“扫描范围”设为 1000 nm 左右，“扫描角度”设为 0～90 度，“扫描速度”设 为 0.1s/行左右，“采样”设为 256，“放大倍率”设为 1，找出新鲜的石墨表面台阶；在 两台阶之间选取一块平坦的地方，逐渐减小扫描范围，提高隧道电流，增加放大倍率（５ 倍或 25 倍，直至能渐渐看到原子图象；最后，“扫描范围”设为 10 nm 以下，“隧道电流” 置于 0.45 nA 左右，“针尖偏压”置于-255 mv 左右，并细心地维持“平衡”的显示杆在｜｜ 区域之内，这样扫描约 20 分钟，待其表面达到新的热平衡后，可以得到比较理想的石墨原 子排列图像． 【思考题】 1．恒流模式和恒高模式各有什么特点? 2．不同方向的针尖与样品间的偏压对实验结果有何影响? 3．隧道电流设置的大小意味着什么？ 4．若隧道电流能在 2%范围内保持不变，试估算样品表面的高度测量的误差． 【参考文献】 [1] G. Binning and H. Rohrer, Helv. Phys. Acta, 55 (1982) 726 [2] H. -J. Guntherodt and R. Wiesendanger, Scanning tunneling microscopy Ⅰ-Ⅲ, Springer-Verlag, Berlin, 1992 [3] 曾谨严, 量子力学, 科学出版社 [4] 白春礼, 扫描隧道显微术及其应用, 上海科学技术出版社 [5] C. Julian Chen, Introduction to scanning tunneling microscopy, Oxford University Press, 1993 - 79 -