世界上第一款扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,STM)于1981年由Gerd Binnig和Heinrich Rohrer在IBM苏黎世研究所发明。它首次将物质表面的原子信息呈现在人们眼前,使得人们得以更加直观的研究物质材料的物化性质。本文的研究目的就是在不增加原有尺寸的条件下,通过改善相关结构及控制原理,提高STM系统整体的刚性,从而提高步进马达的步进精度以及STM系统成像质量。以下便是本文的主要研究工作:(1)在现有的步进马达基础上,自主设计制作出一款基于单压电叠堆的惯性可调步进马达,以及一款基于单压电叠堆摩擦力驱动纳米步进马达;对于设计制作的基于单压电叠堆的惯性步进马达:PistolDrive进行了调试,证明了单压电叠堆出色的步进性能。(2)参考商用STM中前置放大电路的制作,自主设计出一款电路简洁的前置放大电路,并对其性能进行了测试。结果表明该电路与理论计算的放大倍数一致,同时具有优秀的抗干扰能力。(3)借鉴课题组先前的实验经验,自主设计搭建出一款适用于压电扫描管(Piezoelectric Scanning Tube,PST)的STM镜体。该镜体装置很大程度上增加了STM系统的刚性及稳定性,一定程度上屏蔽了外界对STM的电磁干扰。(4)结合NI公司生产的外围硬件设施,以及LabVIEW图形化程序,使用结构稳定性较高的石墨作为样品,根据成像结果对自制STM系统进行标定测试。