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钾促进的CO还原Cu?O/Cu(111)
摘要： 采用原位X射线光电子能谱（XPS）、红外反射吸收光谱（IRRAS）和扫描隧道显微镜（STM）研究了CO对钾修饰Cu2O/Cu(111)的还原过程。通过追踪Cu2O中O 1s峰的时间演变，我们确定在2×10??托CO气氛下，钾的存在使Cu2O还原的表观活化能降低了约30%。在钾修饰表面，XPS和IRRAS数据均显示形成了被IRRAS鉴定为碳酸盐（CO32?）的表面物种，该物种可能与K?形成K?-CO32?复合体，且能稳定存在至500K。STM图像表明K?-CO32?复合体在还原的铜岛周围形成链状结构，从而阻碍铜原子的质量转移并抑制表面重构。理论计算显示，在钾修饰的"44"型Cu2O结构上形成碳酸盐，相较于裸露或钾修饰表面形成CO?的过程具有热力学优势。
关键词： 扫描隧道显微镜（STM）、X射线光电子能谱（XPS）、铜、催化、红外反射吸收光谱（IRRAS）、碱促进剂
更新于2025-09-23 15:21:21
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Cu?O(100)和(111)表面的氧化还原性质
摘要： 当前研究重点聚焦于基于铜（Cu）和氧化亚铜（Cu2O）的催化剂，因其被视为贵金属催化剂的潜在替代品。然而这类材料的应用受失活问题制约——例如易被完全氧化为CuO。尽管氧化还原过程对Cu2O催化剂至关重要，但其失活机理的分子层面认知仍属空白。本研究通过同步辐射X射线光电子能谱（XPS）与扫描隧道显微镜（STM），探究了(100)与(111)晶面取向的规整Cu2O体相单晶初始氧化阶段。在25℃、1毫巴氧气环境下，(100)表面会形成1.0单原子层（ML）的CuO表面氧化物，并附着反应气体中微量水分生成的0.7 ML羟基。相比之下，(111)表面在同等温和条件下既未发生羟基化也未出现氧化现象。Cu2O(111)表面初始形成CuO需在1毫巴氧气中经约400℃退火处理，这凸显了两种晶面反应活性的显著差异。在超高真空条件下将(100)表面加热至约225℃时，羟基以0.46 ML的速率减少，其变化趋势与检测到的CuO覆盖度增加（0.45 ML）速率相当，表明存在反应路径：2吸附羟基 + 固态Cu2O → 气态H2O + 2固态CuO。STM分析将表面化学变化与形貌特征相关联，证实了表面羟基化及CuO的形成过程，并显示反应条件下活性物种具有高度迁移性导致的显著形貌改变。
关键词： XPS（X射线光电子能谱）、表面氧化、氧化还原性质、羟基化、扫描隧道显微镜（STM）、氧化亚铜（Cu2O）
更新于2025-09-23 15:21:01
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硅(111)-7×7-甲醇表面上线性铁团簇结构的形成过程与模型研究
摘要： 扫描隧道显微镜（STM）结果表明，铁原子沉积于经甲醇分子饱和的Si(111)-7×7重构表面。通过扫描隧道显微技术原位观测到由稳定团簇构成的铁原子线性结构。本文旨在探究其作为磁存储材料的应用前景，系统研究了该结构的形成过程及模型构建。结合表面形貌图与质谱数据建立了中间层模型，并进一步通过热稳定性分析确定了甲醇的最佳吸附位点。随后在Si(111)-7×7-甲醇表面沉积铁原子形成线性团簇结构：一方面基于高度测量与三维表面显示技术提出新型铁团簇模型，该模型受蒸发温度影响且与面心立方结构的原子堆垛模式相符；另一方面微小高度变化证实了线性结构的稳定性——即便在薄空气引入条件下铁团簇仍保持良好性能，展现出未来磁存储应用的潜力。通过优化模型与表面技术，本研究在一定程度上提高了硅基底表面形成铁线性团簇的概率。
关键词： 团簇，甲醇（CH3OH），扫描隧道显微镜（STM），线性结构，蒸发
更新于2025-09-23 15:21:01
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支撑体对稳定应变单层氧化物薄膜中局部缺陷的影响
摘要： 具有蜂窝状晶格的二维材料（如石墨烯和六方氮化硼）常含有局部缺陷，其中六元环被四、五、七或八元环取代。典型例子是Stone-Wales（S-W）缺陷——通过键旋转使四个六元环转变为两个五元环与两个七元环的团簇。进一步引入双空位会形成更大的非六元环结构群。本文利用扫描隧道显微镜（STM）和密度泛函理论（DFT）模型，研究了生长在Au(111)基底上的蜂窝状(2×2) Ti?O?单层中S-W缺陷与双空位缺陷的结构及能量特性。该外延生长的褶皱Ti?O?单层呈赝形状态并处于弹性压缩状态。因此，在自由薄膜中引发张力的双空位缺陷能缓解外延Ti?O?单层的压缩应力，其能量显著低于自由状态下的同类缺陷。研究发现：双空位缺陷位点处薄膜与基底间的电荷转移减少，褶皱程度降低，且薄膜与基底的间距增大。结果表明基底能显著影响压缩应变二维材料的能量特性，从而促使空位型缺陷形成。该方法可推广至拉伸单层材料——此类材料中空位型缺陷罕见而间隙型缺陷可能占优。
关键词： 弹性应变、局部结构缺陷、单层膜、扫描隧道显微镜（STM）、密度泛函理论（DFT）、二维材料、超薄氧化膜
更新于2025-09-22 14:18:38
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电子诱导的金红石TiO?表面纳米级工程
摘要： 利用扫描隧道显微镜针尖脉冲和电子束辐照研究了金红石TiO?(110)表面的电子激发改性。在"初始制备"表面上施加针尖脉冲会引发局部表面重构，并在重构区域周围去除表面羟基。通过使用电子枪的散焦束和针尖脉冲，成功制备了多种缺氧表面。所有针尖脉冲特征均呈现椭圆形轮廓，这可归因于TiO?(110)表面的各向异性导电性。我们发现了一种具有有序缺陷"纳米裂纹"的新型缺氧相，该相可通过电子束辐照或低温闪退火（约570K）产生。将此类表面退火至中等温度（约850K）会形成1×1与1×2混合表面结构——此前仅能通过氧气中退火或反复溅射/退火循环老化实现。加热至常规制备温度（1000K）则可重建洁净有序的1×1表面终端。本研究表明：电子诱导过程具有可控且可逆地调控TiO?(110)表面氧成分与结构的能力，为选择性表面图案化和表面反应性改性提供了新途径。
关键词： 电子束、扫描隧道显微镜（STM）、重构、表面结构、针尖脉冲、二氧化钛（TiO2）、点缺陷
更新于2025-09-10 09:29:36
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采用STS测量和DFT-NEGF方法研究Cu-AlF3-W与Cu-AlF3-Cu异质结的输运特性
摘要： 为理解并分析不同金属-绝缘体体系的输运特性，我们开展了两项研究：一是对沉积于Cu(100)衬底上的AlF3薄膜进行电子输运性质的实验研究；二是通过理论建模研究由AlF3分子连接两种不同几何构型的金属电极（Cu(100)-W(100)与Cu(100)-Cu(100)）所构成体系。左端公共电极始终为Cu(100)层，而右端可变电极（W(100)或Cu(100)）在部分情况下表现为层状结构，另一部分则呈现尖端结构。通过扫描隧道谱（STS）测量获得了偏压范围-2.5至5.0V内的隧穿电流-电压（I-V）特性曲线，并采用含非平衡格林函数方法（NEGF）的密度泛函理论（DFT）进行计算。理论曲线显示电流值较低（约10^-12至10^-9量级），与同范围内实验I-V曲线高度吻合，表明击穿响应电流始于5.0V以上电压。同时展示了透射谱、总态密度（DOS）和分波态密度（PDOS），并通过态密度分析了透射率变化规律。
关键词： 扫描隧道谱学（STS）、非平衡格林函数（NEGF）、扫描隧道显微镜（STM）、电子输运、AlF3薄膜
更新于2025-09-04 15:30:14
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二维材料中孪晶畴界的形成机制：以WTe2为例
摘要： 我们的扫描隧道显微镜（STM）研究首次观察到，在通过固化铟粘合于硅基底的WTe2单晶表面形成了孪晶畴界（TDB）。通过几何相位分析发现，这些TDB区域存在显著的应变不均匀场，特别是约7%的临界剪切应变。该观测结果与"二维材料中微小机械应力就足以驱动热致TDB形成"的传统认知相矛盾。为解决这一矛盾，我们结合弹性理论分析进行密度泛函理论计算，结果表明WTe2上的TDB完全由位移诱导产生，且需要临界应变来克服形核势垒。
关键词： 二碲化钨、孪晶畴界、密度泛函理论、应变、扫描隧道显微镜（STM）
更新于2025-09-04 15:30:14