IPC-205B型扫描隧道显微镜的成像研究及其性能分析

论文摘要

扫描隧道显微镜（STM）作为纳米科技中最为有效和重要的检测加工手段之一,其应用随着纳米科技热的兴起而日益引起人们的重视,仪器本身的稳定性、图像质量、操作的简便性以及应用领域的拓展和产业化也越来越受到关注。通过对STM 基本原理的了解,针对IPC-205B 型机的研制和应用过程中遇到的一些问题,重点研究了STM.IPC-205B 的成像技术和性能,对其主要的缺陷和不足作了比较深入的研究和讨论,在此基础之上找出给现有STM 仪器提升性能及增加新功能的可行性。并进行了大量的实验研究,获得了新的应用进展,积累了应用经验,为STM 在国内的普及和产业化奠定了良好的基础。本课题的主要任务是在对相关技术基础理论充分了解的基础上,对IPC-205B型机的成像技术和性能作详细研究。主要目的是为进一步优化仪器性能、完善系统操作、保证系统稳定性及分辨率积累基础研究。本文将从扫描隧道显微镜的工作原理出发,简单介绍了IPC-205B 型扫描隧道显微镜系统。重点对IPC-205B 型扫描隧道显微镜成像和IPC-205B 型扫描隧道显微镜的性能作深入分析。对于成像技术的研究主要包括扫描成像原理、图像的显示、STM 图像处理及图像解释;对于IPC-205B 型扫描隧道显微镜的性能的分析主要有STM.IPC-205B 特点及分辨率、影响STM 检测性能的因素以及STM.IPC-205B 性能的检测实验。文章最后讨论了IPC-205B 型扫描隧道显微镜的应用进展。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 扫描隧道显微镜的发展和现状
• 1.1.1 STM 的发展历史
• 1.1.2 STM 的现状
• 1.2 STM 的优点和局限性
• 1.2.1 STM 的优点
• 1.2.2 STM 的局限性
• 1.3 STM 的主要应用领域
• 1.3.1 在表面分析及其凝聚态基础理论研究中的应用
• 1.3.2 在生命科学中的应用
• 1.3.3 在纳米加工领域中的应用
• 1.4 本文的研究内容
• 2 扫描隧道显微镜工作原理
• 2.1 隧道效应理论
• 2.2 扫描隧道显微镜工作原理
• 3 IPC-205B型扫描隧道显微镜系统
• 3.1 镜体
• 3.2 扫描与数据采集系统
• 3.3 计算机工作站
• 4 IPC-205B型扫描隧道显微镜成像
• 4.1 成像原理
• 4.2 成像方式
• 4.2.1 恒电流模式
• 4.2.2 恒高模式
• 4.2.3 扫描隧道谱（STS）
• 4.3 扫描控制与图像采集
• 4.3.1 扫描控制
• 4.3.2 图像采集
• 4.4 图像显示与处理
• 4.4.1 二维显示成像
• 4.4.2 图像保存
• 4.4.3 三维显示成像
• 4.4.4 图像处理
• 4.5 STM 图像的解释
• 4.5.1 人眼对灰度的判断
• 4.5.2 图像的灰度、亮度与对比度
• 4.5.3 相关灰度处理
• 5 IPC-205B型扫描隧道显微镜的性能分析
• 5.1 STM.IPC-205B特点及分辨率
• 5.1.1 国内外STM 的特点
• 5.1.2 STM.IPC-205B特点
• 5.2 影响STM 检测性能的因素
• 5.2.1 针尖结构对STM 成像的影响
• 5.2.2 信号处理的影响
• 5.2.3 图像处理的影响
• 5.2.4 系统震动与电学屏蔽
• 5.3 STM.IPC-205B性能的检测实验
• 5.3.1 重复性扫描检测及其精度
• 6 IPC-205B型扫描隧道显微镜的应用进展
• 6.1 纳米绝缘材料的STM 检测
• 6.1.1 检测机理分析
• 6.1.2 应用实验
• 6.1.3 结论
• 6.2 分子形态学研究
• 2O₅ 薄膜表面的分子形态研究'>6.2.1 CdIn₂O₅薄膜表面的分子形态研究
• 2O₅ 薄膜表面分子形态的研究'>6.2.2 V₂O₅薄膜表面分子形态的研究
• 6.2.3 氧化锌（ZnO）薄膜的微观结构分析
• 6.2.4 研究结论
• 7 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书