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)對吸附在Ni(110)表面上的單個(gè)Xe原子進(jìn)行成功操縱以來，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)來進(jìn)行單原子操縱。利用顯微鏡的探針可以對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