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利用SPM对形貌图像的三种缺陷进行图像处理
摘要： 图像处理在扫描探针显微镜（SPM）的地形成像中起着重要作用。由于硬件不完善和环境干扰，地形图像中容易出现图像缺陷。为了处理这些缺陷，图像处理技术是最有效且便捷的方法，因此大多数SPM软件都集成了图像处理功能。本研究针对地形图像的三种常见缺陷——背景、损伤和条纹，提出了相应的图像处理方法。根据地形图像及其缺陷的特点，所提出的方法采用了一些算法，如B样条、全变分（TV）、Criminisi算法、傅里叶变换等。详细阐述了这些方法的原理、流程及应用范围，并选取具有典型缺陷的地形图像进行验证。处理结果表明这些方法是可行的，为快速、简单且低成本地获取高质量地形图像提供了一种有效途径。
关键词： 背景、损伤、地形图像、条纹、扫描探针显微镜、图像处理
更新于2025-09-23 15:23:52
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单层薄膜中五边形分子的模板驱动密集堆积
摘要： 将不规则形状的分子整合成长程、致密且具有周期性的晶格，是构建工程化分子尺度结构面临的独特挑战。由于基础几何学规定二维表面无法通过五边形的周期性排列实现完全填充（这一根本限制表明五边形分子可能不适合作为致密薄膜的构建单元），因此研究五边形分子在二维平面上的密铺可作为解决该问题的原理验证。然而我们在此展示：被称为COF-1的二维共价有机框架能够引导五边形客体分子在溶液/固体界面生长为致密晶体薄膜。研究发现五边形分子碗烯会吸附在COF-1晶格的两个不同位点，且多个分子能形成由COF图案化的明确团簇。其中两类致密周期性堆积模式实现了与平移对称性兼容的五重对称性降低，其中一种产生了前所未有的高分子密度——2.12个分子/平方纳米。
关键词： 主客体系统、五重对称性、扫描探针显微镜、五边形分子
更新于2025-09-23 15:21:21
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[2018年IEEE国际集成电路物理与失效分析研讨会(IPFA) - 新加坡(2018.7.16-2018.7.19)] 2018年IEEE国际集成电路物理与失效分析研讨会(IPFA) - 基于扫描微波阻抗显微镜的半导体器件纳米级C-V成像技术
摘要： 使用基于探针的扫描微波阻抗显微镜（sMIM）对两个掺杂半导体样品进行测量。一个是俯视抛光的CMOS图像传感器，另一个是横截面抛光的功率器件。两个样品均采用两种不同方法进行sMIM成像：第一种采用双程法，在首次接触模式下与sMIM同步获取dC/dV图像，第二程在距表面固定偏移处进行；第二种采用非谐振模式，在特定横向位置获取C-V数据。通过C-V曲线与dC/dV对比确定极性，区分p-n结，表征掺杂浓度，并构建恒定直流值图像以识别传统SCM成像中不明显的细微变化。
关键词： 纳米碳-钒、SCM、扫描探针显微镜、掺杂表征、扫描微波阻抗显微镜、扫描电容显微镜、sMIM
更新于2025-09-23 15:21:01
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混合栅介质：聚乙烯醇/二氧化硅纳米复合材料与纯聚乙烯醇薄膜晶体管的对比研究
摘要： 采用旋涂法制备了含与不含SiO?纳米颗粒的聚乙烯醇（PVA）聚合物栅介质薄膜。通过接触角测量和原子力显微镜研究了PVA及PVA/SiO?薄膜的表面粗糙度与亲水性。利用金属-绝缘体-金属结构进行电容和漏电流测试以表征其介电性能。为探究此类材料替代有机薄膜晶体管中传统无机介质（如SiO?）的应用潜力，基于这些聚合物材料并选用α,ω-二己基四噻吩作为活性层制备了器件。通过电学测量和开尔文探针力显微镜评估了器件性能，所有晶体管均展现出低压范围内的空穴与电子迁移率。相较于纯PVA薄膜，PVA/SiO?薄膜具有更高电容值、更低的亲水性、更粗糙的表面以及显著的漏电流。虽然纳米颗粒的引入改变了表面电子特性并在开尔文探针力测量中观察到表面电势偏移，但对于光电器件应用而言，非聚合及纯聚合介电材料可能仍优于纳米复合聚合介电材料。
关键词： 双极型薄膜晶体管、扫描探针显微镜（SPM）、表面化学、电学与结构特性、聚合物介电材料
更新于2025-09-23 05:26:05
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自组装室温多铁性BiFeO?-LiFe?O?纳米复合材料
摘要： 多铁性材料因其广阔的技术应用前景引发了广泛研究兴趣。开发新型室温多铁材料并理解其基本特性，对揭示意外物理现象和潜在应用具有重要意义。本研究展示了一种由有序亚铁磁性尖晶石α-LiFe5O8（LFO）与铁电钙钛矿BiFeO3（BFO）构成的新型室温多铁纳米复合材料。研究发现，在合成LixBi1?xFeO3陶瓷过程中，BFO中的锂（Li）掺杂有利于LFO尖晶石作为次生相的形成。通过多模态功能与化学成像技术，我们绘制了BFO-LFO复合陶瓷及自组装纳米复合薄膜中掺杂诱导相分离与局域铁性特性之间的关系图谱。第一性原理计算证实了Li掺杂BFO中相分离的能量学机制及BFO-LFO复合材料的形成过程。这些发现阐明了锂元素在构建具有重要功能的室温多铁材料中的作用，并为未来能源、传感和存储应用中轻元素掺杂纳米复合材料的合成开辟了新途径。
关键词： 轻元素掺杂、薄膜纳米结构、多铁性材料、纳米铁电特性、扫描探针显微镜、自组装纳米复合材料
更新于2025-09-19 17:13:59
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无电子传输层钙钛矿太阳能电池中的载流子动力学
摘要： 更好地理解无电子传输层（ETL）钙钛矿太阳能电池（PSCs）中的载流子动力学过程，有助于进一步挖掘钙钛矿潜力并设计相应器件结构。本研究采用扫描探针显微技术，探究了不同光照强度下无ETL钙钛矿/透明导电膜SnO2:F（FTO）接触界面在不同钙钛矿厚度条件下的特性。表面接触电势与局部电流值的变化证实钙钛矿/FTO接触界面存在强电荷转移现象?；诘缛?电压测量的Mott-Schottky分析表明，钙钛矿/FTO接触界面的界面特性与钙钛矿/TiO2/FTO结构相似，这使其成为制备无ETL PSCs的理想选择。截面表面电势降主要集中于CH3NH3PbI3/FTO异质结区域，表明无ETL PSCs中存在单一二极管结。此外，采用单边突变p-n++结模型阐释了钙钛矿/FTO接触界面的能级排列。本研究有助于理解载流子动力学过程，从而实现无ETL PSCs的高器件效率。
关键词： 钙钛矿太阳能电池、载流子动力学、表面电势、扫描探针显微镜、异质结
更新于2025-09-11 14:15:04
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显微镜技术：加速高分辨率成像
摘要： 当今最先进的电子显微镜和扫描探针显微镜能够分辨单个原子和化学键。在这些尺度上（约0.5埃）观察石墨烯、催化剂和氧化物等材料，可以揭示其结构以及晶体缺陷对其性能的影响。要真正理解材料的化学和物理性质，需要以更高的精度绘制原子排列图谱。达到0.1埃的分辨率——这是物理学家理查德·费曼在1959年美国物理学会演讲《底部还有很大空间》中设定的目标——将把我们带到由原子热振动决定的显微镜视觉物理极限。那些决定磁性、价态（一个原子能形成的化学键数量）和自旋态的微小结构畸变将变得清晰可见。
关键词： 原子级分辨率、材料科学、扫描探针显微镜、电子显微镜、显微技术
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过键分辨扫描探针显微镜探索界面卟啉耦合方案与混合体系
摘要： 基于卟啉的寡聚物和异质体系的模板合成，对于具有可调电子能隙的材料、光伏器件或传感元件具有重要意义。本研究通过键分辨扫描探针显微技术，详细考察了未取代自由碱基卟吩单元间的温度诱导脱氢偶联反应，以及这些单元在规整Ag(111)基底上与石墨烯纳米带的连接过程。对真空表面合成获得的共价融合卟吩二聚体进行细致分析，清晰揭示了偶联模式的原子级细节，并鉴定出可能的反应中间体。此外，还证实了卟吩分子在原子级精确扶手椅型石墨烯纳米带优选位点的共价连接。
关键词： 卟啉、石墨烯纳米带、扫描探针显微镜、表面化学、碳-碳耦合
更新于2025-09-10 09:29:36
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[IEEE 2018精密电磁测量会议（CPEM 2018）- 法国巴黎（2018年7月8日至13日）] 2018年精密电磁测量会议（CPEM 2018）- 纳米线力传感器的相干动力学
摘要： 我们描述了利用生长纳米线作为扫描方向力传感器的方法。通过两种正交弯曲模式，我们展示了电场和磁场的矢量传感功能。此外，通过展示拉比振荡现象，我们证实这些模式可实现强耦合。这些成果为在纳米机械力和质量传感器中实现相干控制与频率稳定铺平了道路。
关键词： 扫描探针显微镜、纳米力学、量子传感、纳米线、频率涨落
更新于2025-09-10 09:29:36
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通过单分子研究揭示非晶红磷的精确分子结构
摘要： 自1847年发现非晶红磷（a-red P）以来，学界已提出多种可能的a-red P结构模型。但由于其非晶特性，该物质的精确分子结构至今尚未确定。本研究采用多种方法探究了有助于结构判定的a-red P基本性质：扫描隧道显微镜（STM）与凝胶渗透色谱（GPC）的实验结果表明，a-red P是一种具有宽分子量分布的线性无机聚合物；通过量子力学（QM）计算获得了可能结构的理论单分子弹性值。值得注意的是，单分子原子力显微镜测得的a-red P实验弹性数据与"锯齿形梯状结构"的理论计算结果高度吻合，暗示该物质可能采用此结构。尽管这一结论尚需后续验证，但这项基础研究为破解红磷长期存在的结构谜题提供了有益尝试。预期本工作策略可推广应用于其他无机聚合物的研究。
关键词： 扫描探针显微镜、单分子、聚合物、磷
更新于2025-09-10 09:29:36